Микроэволюционные процессы и популяционный гомеостаз алтайского зеркального карпа

Размещено на http://www.allbest.ru/

Микроэволюционные процессы и популяционный гомеостаз алтайского зеркального карпа

06.02.01 - разведение, селекция, генетика и воспроизводство сельскохозяйственных животных

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

доктора биологических наук

ПИЩЕНКО Елена Витальевна

МОСКВА 2009



Работа выполнена в Федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Новосибирский государственный аграрный университет

Официальные оппоненты: доктор биологических наук Демкина Наталья Викторовна

доктор биологических наук Политов Дмитрий Владиславович доктор сельскохозяйственных наук Бакай Анатолий Владимирович

Ведущая организация: ФГОУ ВПО «Томский государственный университет»

Защита диссертации состоится «23» апреля 2009 г., в 10 часов на заседании диссертационного совета Д.220.042.03 при ФГОУ ВПО Московская государственная академия ветеринарной медицины и биотехнологии имени К.И. Скрябина по адресу: 109472, Москва, ул. Академика Скрябина, 23; тел. (495) 377-93-83.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГОУ ВПО «Московская государственная академия ветеринарной медицины и биотехнологии им. К.И. Скрябина».

Автореферат разослан «_______» ______________________ 200 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Г.Г. Скрипниченко



ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследований. Общемировые тенденции производства рыбной продукции свидетельствуют о существенном увеличении объемов потребления водных гидробионтов, полученных в аквакультуре. Каждая третья рыба, съедаемая в мире, является продукцией рыбоводства. Общий объем производства рыбы в мире составляет 47,5 млн т, стоимость продукции - более 72 млрд. долларов США. Экспертами ФАО прогнозируется, что к 2030 г. производство продукции аквакультуры в мире превысит объемы вылова рыбы из естественных водоемов.

Карпа традиционно выращивают в рыбоводных хозяйствах различных типов. В настоящее время в мире насчитывается около 50 пород этой рыбы. Создание породы - сложная и трудоемкая работа, занимающая не одно десятилетие. Однако после создания породы наступает следующий этап: её поддержание и совершенствование, направленные на повышение продуктивных качеств, при товарном и индустриальном разведении. Особое внимание при этом следует уделять сохранению разумного баланса между гомо- и гетерозиготностью племенного стада, а также поддержанию стабильности и однородности.

В конце прошлого столетия на территории Западной Сибири в результате планомерной селекционной работы под руководством З.А. Ивановой (А.с. № 6135, 1994) была создана порода рыб - алтайский зеркальный карп (АЗК).

Уникальность породы состоит в том, что на протяжении селекции скрещиваний с другими породами (популяциями) не проводили. Исходным материалом послужили одичавшие потомки галицийского карпа, длительное время (около 40 лет) жившие в одном пруду степной зоны Алтайского края. При селекции породы удалось создать предпосылки для успешного процесса включения коадаптированного комплекса генов в генофонд репродуктивно изолированной популяции карпа. Это привело к тому, что рыбы этой породы хорошо приспособлены к резко континентальному климату и характеризуются устойчивым наследованием хозяйственно полезных признаков. В настоящее время порода находится на этапе генетического гомеостаза по признакам адаптационного потенциала в условиях существования в прудовых хозяйств юга Западной Сибири.

Цель и задачи исследований. Целью настоящего исследования было изучить роль массового направленного отбора в процессе породообразования у рыб, а так же установить интерьерный статус алтайского зеркального карпа при выращивании в зоне разведения. Для достижения поставленной цели были сформулированы следующие задачи:

1. Изучить микроэволюционные процессы в стадах алтайского зеркального карпа.

2. Изучить закономерности формирования адаптивных и продуктивных качеств карпа при породообразовании.

3. Выявить влияние отбора на направление и степень связи экстерьерных и продуктивных качеств у разных возрастных групп.

4. Изучить влияние различных биотических и абиотических факторов на рост, развитие и созревание алтайского зеркального карпа разных возрастов.

5. Оценить динамику совершенствования и взаимосвязь морфометрических признаков алтайского зеркального карпа в процессе микроэволюции.

6. Выявить особенности популяционного гомеостаза рыб породы алтайский зеркальный карп.

Научная новизна. Впервые изучен экстерьер рыб в процессе микроэволюции выраженный в увеличении массы тела в разные возрастные периоды и в изменении формы тела, связанные с улучшением мясных качеств карпа.

Доказано, что высокая интенсивность массового направленного отбора по ряду признаков эффективна в стадах рыб, при создании пород без применения скрещивания. Этот метод позволил создать породу карпа, имеющую высокие адаптивные способности, и вести её совершенствование в направлении повышения скорости роста, плодовитости и раннеспелости в условиях II-й зоны рыбоводства.

Впервые изучено влияние возраста на количество и качество половых продуктов у самцов и самок алтайского зеркального карпа. Для самок определены оптимальные сроки нереста. Для самцов установлено, что качество спермы обусловлено температурой воды, возрастом и введением гонадотропного гормона. карп биотический созревание

Определены физиологические границы и возрастные адаптивные нормы, характеризующие гомеостаз породы по гематологическим и морфобиологическим признакам.

Выявлена межпородная дифференциация по генетическим полиморфным системам (трансферрины, миогены, эстеразы) при сохранении высокого генетического сходства между внутрипородными популяциями алтайского зеркального карпа.

Установлен полиморфизм популяций алтайского зеркального карпа по строению осевого скелета.

Впервые определены адаптивные изменения морфобиологических признаков у рыб породы алтайский зеркальный карп, к продолжительному воздействию низких температур, а также сезонные изменения картины белой и красной крови.

Практическая значимость. В настоящее время реализуется программа селекции на создание скороспелого типа алтайского зеркального карпа обладающего высокими откормочными качествами. Разработаны рекомендации по формированию и реализации селекционно-племенных программ в рыбоводстве. Реализация этих мероприятий ведется при работе с двумя породами карпа сибирской селекции - алтайским зеркальным и сарбоянским. Основные результаты научных исследований применены при составлении селекционно-племенных планов хозяйств, лицензировании хозяйств-оригинаторов, сертификации племенной продукции и рекомендаций по рациональному использовании племенных маточных стад алтайского зеркального карпа. Материалы диссертации используются в учебном процессе при чтении лекций и проведении практических занятий по дисциплинам «Рыбоводство» и «Ихтиопатология» для студентов специальности 310700 - Зоотехния, специализации рыбоводство, а также дисциплине «Прудовое рыбоводство» для студентов специальности 310700 - Зоотехния, специализации зооинженер Биолого-технологического института Новосибирского государственного аграрного университета (акт внедрения от 21.11.2008 г.), лекционном курсе «Ихтиопатология» Алтайского государственного аграрного университета (акт внедрения от 17.11.2008 г.) и лекционном курсе «Общая ихтиология» Томского государственного университета (акт внедрения от 18.11.2008 г.).

Основные положения, выносимые на защиту

1. Формирование адаптивной генетической структуры популяций карпа методом направленного отбора позволяет достичь высокого уровня развития продуктивных признаков в процессе породообразования.

2. Основные параметры, характеризующие популяционный и организменный гомеостаз породы алтайский зеркальный карп.

3. Фенотипическая и генетическая изменчивость признаков, характеризующих адаптивные качества породы.

4. Изменение параметров и силы связей морфологических и морфобиологических признаков при длительной зимовке, как адаптивная реакция к условиям резкоконтинентального климата.

Апробация работы. По материалам диссертации опубликовано 60 научных работ, 4 учебно-методических пособия, 2 монографии.

Результаты исследований, составляющих основу диссертации, обсуждались на научно-техническом совете Росрыбхоза (Москва, 1998); на первом конгрессе ихтиологов России (Астрахань, 1997); на 5-й международной конференции «Научное обеспечение АПК Сибири, Монголии и Казахстана, Белоруссии и Башкортостана» (Абакан, 2002); на международной научно-практической конференции «Актуальные аспекты экологической, сравнительно-видовой, возрастной и экспериментальной морфологии», посвященной 100-летию профессора В.Я. Суетина (Улан-Удэ, 2004); на международной конференции «Развитие аквакультуры в условиях XXI века» (Минск, 2004); на международной научно-практической конференции «Научное наследие П.Н. Кулешова и современное развитие зоотехнической науки и практики животноводства», посвященной 150-летию со дня рождения профессора П.Н. Кулешова (Москва, 2005); на международной научно-практической конференции «Стратегия развития аквакультуры в современных условиях», посвященной 80-летию развития рыбохозяйственной науки в Беларуси и 50-летию создания Института рыбного хозяйства Беларуси (Минск, 2008), а также на научно-практических и научных конференциях проводимых в ФГОУ ВПО Новосибирский государственный аграрный университет с 1996 по 2008 гг.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, результатов собственных исследований и их обсуждения, выводов, практических предложений, списка литературы. Работа изложена на 268 странице компьютерного текста, содержит 93 таблицы, 39 рисунков, 7 приложений. Библиографический список включает 379 источников.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Регион создания породы алтайский зеркальный карп - юг Западной Сибири. Для него характерны резкая континентальность климата, значительное разнообразие природных условий и связанные с ними различия продуктивных качеств в пригодных для рыбоводства водоемах.

Для решения поставленных задач изучены особенности биологии первого-восьмого поколения алтайского зеркального карпа в зоне его разведения. Исследования выполнены в племенных хозяйствах-оригинаторах Алтайского края - АОЗТ «Племрыбхоз «Зеркальное» и ГУП «Племенное рыбоводное хозяйство «Рыбное». Схема исследований отражена на рис. 1.

Племенные особи имеют зеркальный чешуйчатый покров разбросанного типа, отличаются повышенной скоростью роста, эффективным использованием кормов на прирост массы, обладают высокими репродуктивными качествами, жизнестойкостью на стадиях сеголеток-годовик. Порода характеризуется устойчивыми параметрами в передаче наследственных хозяйственнополезных признаков (Иванова и др., 1994).

Принятая при работе с породой высокая напряженность отбора позволяет устранить нежелательные генотипы уже в раннем возрасте и сохранить в стадах рыб с признаками и свойствами, отвечающими задачам селекции.

Племенные стада содержаться в специализированных прудах, в хозяйствах-репродукторах. Рыбу выращивали с применением комбикормов и удобрений по биотехнике разработанной в процессе селекционно-племенной работы.

Морфологический анализ рыб выполняли по методике И.Ф. Правдина (1966) с использованием схемы измерений карповых рыб Л.С. Берга (1948). При отборе были выбраны промеры, связанные с направлением селекции - масса рыбы в данном возрасте, длина тела, длина тушки, наибольшие высота, обхват и толщина тела, а также интерьерные признаки: относительная масса гонад, сердца, печени, селезенки. Для изучения скорости роста применены методики И.И. Шмальгаузена (1938) и Г.И. Шпета (1971).

Абсолютную и относительную плодовитость самок определяли ежегодно во время нереста по методике Б.Г. Иоганзена (1955а, б), И.Ф. Правдина (1966) и Л.Е. Анохиной (1969). Оценка качества спермы самцов проводилась в возрасте от 3 до 5 лет. Подсчет сперматозоидов в сперме, проводили по методике Р.В. Казакова (1978).



Рис. 1. Схема исследований

Изучен полиморфизм по белковым локусам методом вертикального диск-электрофореза в полиакриламидном геле по прописям Мауера (1971) с некоторыми модификациями. При выявлении и идентификации белковых локусов буквенные названия присваивали в соответствии с системой обозначения трансферринов Н.Б. Черфас, К.А. Трувеллера (1978) и системой эстераз Н.В. Щегловой и Ю.И. Илясова (1979).

Соотношение живых и мертвых сперматозоидов устанавливали по В.Н. Жукинскому (1964). Биохимический анализ спермы проведен по руководству П.Т. Лебедева и А.Т. Усовича (1976).

Остеологический анализ проведен по методике В.Н. Яковлева и др. (1982).

Исследования крови проводили по методике И.В. Пучкова (1954), Alexander, Ingram (1980) и В.А. Мусселиус (1983) в октябре, январе и апреле при температуре соответственно 6…10, 3…4 и 10…12 С. Показатели крови определяли у здоровых особей разных возрастов. Наряду с показателями крови исследовали характер возрастных изменений индексов кроветворных органов.

Все исследования проводили весной и осенью при бонитировке стада на протяжении 13 лет.

Для сравнения восьмого и седьмого поколения с ранними использовались первичные данные полученные сотрудниками СибНИИПТИЖ в 1975-1990 гг. любезно предоставленные авторами породы.

Статистическую обработку материала проводили помощью с помощью пакета прикладных программ Microsoft Excel. Вычисляли среднее значение (), ошибку средней величины (), стандартное отклонение (), коэффициент вариации (Cv). Разницу средних величин оценивали по критерию Стьюдента и вероятности Р, которую признавали статистически значимой при P0,95.

Соответствие полученных данных Гауссовому распределению оценено с использованием визуальной проверки с помощью гистограммы с наложением кривой нормального распределения и критерия согласия Колмагорова-Смирнова, результаты которого показали, что отклонение от нормального распределения не существенно - Р во всех случаях значительно больше 0,95, т.е. вероятность ошибки не является значимой; поэтому значения переменных полученных в результате исследования достаточно хорошо подчиняются нормальному распределению.

Результаты исследований

Эволюция основных количественных признаков в стадах алтайского зеркального карпа в процессе селекции

При изучении любой популяции животных одним из наиболее важных моментов является изучение внутрипопуляционной индивидуальной количественной изменчивости. Изменчивость большинства количественных признаков носит непрерывный характер и подчиняется закону нормального распределения. Основные параметры вариационно-статистического метода позволяют достаточно подробно описать разнообразие стад животных, сложившееся под влияние микроэволюционных процессов.

Изменчивость алтайского зеркального карпа исследовали по всем признакам, учитываемым при селекции: длине и массе тела, экстерьерным показателям в разном возрасте, по их производным - экстерьерным индексам, а так же по некоторым интерьерным признакам и по репродуктивным показателям.

Сеголетки алтайского зеркального карпа седьмого поколения селекции имели большую массу, чем их сверстники третьего поколения. Строгое соблюдение технологических приемов выращивания в сочетании со скрупулезной селекционной работой, направленной на повышение скорости роста карпа привели к раскрытию генетического потенциала породы. Так, в F₇ сеголетки имеют массу тела 33 г, что 74,9 % (Р0,999) выше, чем в F₁, и на 30% превышает норму для II-й зоны рыбоводства (табл. 1). При этом в F₃ коэффициент вариации по массе тела составлял 41,2%, а к F₇ уровень изменчивости у сеголетков по данному показателю снизился до 25,9%.

К седьмому поколению у сеголетков увеличились высота тела - на 28,5, обхват - на 27,9 и толщина - на 24,0%. Длина тела возросла на 11,2%, что меньше, чем по другим признакам. За годы селекции произошло повышение значений индексов обхвата тела на 15,7% и широкоспинности на 11,5, а индекс прогонистости снизился на 14,3%. Одновременно произошло снижение на 37% коэффициента вариации по признаку обхват тела. Также значительно понизился уровень изменчивости по высоте и длине тела - на 30,7 и 27,0% соответственно.

Таблица 1 - Индексы телосложения сеголетков

Поколение селекции	Число особей (n)	Масса тела, г	Индексы
			прогонистости	широкоспинности	обхвата тела
F3	100	18,891,20	2,940,0,05	16,450,30	83,821,52
F7	100	33,041,21	2,530,03	18,340,29	96,990,72

Анализ полигонов распределения массы тела показывает, что распределение приближается к нормальному. В правой части кривой в стадах F₃ и F₇ отмечается высокая концентрация вариант. Кроме того, наблюдается высокая концентрация особей в модальном и околомодальном классах - 72,8 и 83,3% соответственно.

Полигон распределения сеголетков алтайского зеркального карпа по длине тела одновершинен. Рыбы модального и прилегающих к нему классов в F₃ и F₇ составляют около 84%. Вариационная кривая седьмого поколения алтайского зеркального карпа отличается сближенностью ветвей.

Динамика основных экстерьерных признаков трехгодовиков в процессе порообразования имеет следующий характер. Рыбы седьмого поколения селекции превышают сверстников первого и третьего поколения по массе тела на 87,9 (Р0,999) и 59,4% (Р0,999) соответственно (табл. 2). Практически в 2 раза снижается изменчивость по этому признаку с 27,1% в F₁ до 14,2% в F₇.

Таблица 2 - Индексы телосложения трехгодовиков

Поколение селекции	Число особей	Масса тела, г	Индекс
			прогонистости	широкоспинности	обхвата тела
F1	30	1200,00123,4	2,71	15,82	82,09
F3	62	1345,0019,97	3,120,03	16,150,14	88,800,45
F7	78	2255,1947,43	2,590,02	22,540,23	96,070,55

Примечание. Р0,999 для всех данных таблицы.

Длина тела возросла всего на 7,6%. Изменение высоты и толщины тела в желаемую сторону более значительно. Высота тела увеличилась с F₁ по F₇ на 20,87 и с F₃ по F₇ на 27,07% (Р0,999), достигнув в седьмом поколении 14,74 см. Толщина тела у рыб F₇ была 8,61 см, что на 53,7 и 48,6%, больше, чем в F₁ и F₃ соответственно.

Значительно снизилась изменчивость по основным селекционируемым признакам, особенно по обхвату тела - с 28,78 (F₁) до 7,4 (F₇). Однако по толщине тела вариабельность, наоборот, возрастает с 8,45 до 13,4 соответственно. Разнообразие стада по длине тела уменьшилось почти в 2 раза, достигнув в седьмом поколении значения 6,9%.

При анализе индексов телосложения просматривается та же тенденция, что и у рыб младших возрастных групп. К седьмому поколению на 17,01% (Р0,999) снижается значение индекса прогонистости. Индекс широкоспинности за семь поколений увеличился на 42,5 (Р0,999), а индекс обхвата тела - на 17,02% (табл. 2).

У трехгодовиков третьего поколения селекции высокий уровень достоверной положительной корреляции был обнаружен между массой и обхватом тела (r=0,81), массой и высотой (r=0,75), обхватом и длиной (r=0,91), массой и длиной тела (r=0,61). В остальных парах значения колебались от r=0,44 до r=0,53.

При построении полигонов распределения массы тела у трехгодовиков третьего и седьмого поколения селекции выявлено, что стадо рыб седьмого поколения селекции имеет более высокую концентрацию вариант в модальном классе - 65,5%, и имеет меньший разброс вариант. Полигон седьмого поколения смешен вправо и имеет удлиненную правую ветвь.

В третьем и последующих поколениях стратегия отбора была направлена на повышение скорости роста и раннеспелости. У трехгодовалых рыб F₇ и F₈ наибольшим изменением следует считать более ранее половое созревание в сравнении со сверстниками первых поколений селекции. Животные восьмого поколения селекции в возрасте 3 года имеют четко выраженные половые признаки. В возрасте 3 года около 20% самок и 80% самцов могут участвовать в нересте. Средняя масса самки составила 2492,11 г, плодовитость 332,12 тыс. икринок на самку, ОРП - 133,14 тыс. икринок на 1 кг массы самки. Величина показателей находится в пределах нормативных значений для породы. Однако небольшой выход икры (вероятно из-за небольшой массы самок) и невысокий процент выхода личинок из икры делают использование самок этого возраста нецелесообразным. У наиболее готовых к нересту самцов в этом возрасте проводят забор молок.

Изучение массы тела самок в среднем по стаду показало, что увеличение данного показателя за семь поколений составило 83,9% (Р>0,95). Тело самок стало более компактным на фоне 10%-го удлинения тела, в 1,5 раза увеличилась толщина тела, на 30% обхват и на 22% высота тела (Р0,999). Изменчивость при этом снизилась для всех показателей в среднем в 2 раза.

С первого по седьмое поколение у самок на 10% (Р0,999) уменьшилась прогонистость. Значения индексов широкоспинности и обхвата тела стабильно возрастали от поколения к поколению. Индекс широкоспинности увеличился от F₁ к F₃ на 23,4 и от F₁ к F₇ на 37,0%, индекс обхвата - на 7,5 и 19,5% соответственно (табл. 3).



Таблица 3. - Индексы телосложения самок в целом по стаду

Поколение селекции	Число особей	Масса тела, г	Индексы телосложения
			прогонистости	широкоспинности	Обхвата тела
F1	30	3011,37205,0	2,990,07	16,570,56	78,751,12
F3	111	3313,0680,57	3,190,03	20,470,18	84,650,71
F7	91	5538,4697,41	2,700,02	22,710,18	94,090,66

Примечание. Р0,999 для всех данных таблицы.

Величина коэффициента вариации достоверно изменяется от первого поколения к седьмому, при этом происходит снижение уровня для индекса прогонистости в 1,5, а индекса широкоспинности - в 2,1 раза.

Изучение пластических признаков самок алтайского зеркального карпа по возрастам выявило те же тенденции, что и при рассмотрении в целом по стаду.

Самки алтайского зеркального карпа достигают полной половой зрелости в пятигодовалом возрасте. При этом рыбы F₇ превосходили одновозрастных рыб F₁ по массе тела на 68,9, и F₃ на 33,9% (h²=0,2) (табл. 4). Коэффициент вариации при этом заметно снизился - в 2,78 раза (с 13,4 до 3,2%). Длина тела увеличилась незначительно (h²=0,16), а толщина и обхват тела стали больше на 43,4 и 25,95%, достигнув величины 11,58 и 48,64 см, соответственно.

Таблица 4- Индексы телосложения пятигодовалых самок

Поколение селекции	Число особей	Масса тела, г	Индексы
			прогонистости	широкоспинности	обхвата
F1	30	2927,8131,0	3,120,11	16,120,98	77,121,68
F3	96	3688,733,0	2,870,01	22,220,10	89,170,46
F7	90	4927,246,9	2,650,03	22,220,29	94,920,89

Примечание. Р0,999 для всех данных таблицы.

Среди индексов телосложения наиболее сильно изменилась величина индекса широкоспинности: к F₃ она достигла 22,22%, что на 37,89% превышает показатели F₁. В последующем этот признак стабилизировался (табл. 4). По индексу обхвата тела самки пятигодовики F₇ превышают своих ровесниц F₁ на 21,04 (Р0,999), а рыб F₃ - на 4,66% (Р0,99). Индекс прогонистости уменьшился на 7,69% с F₁ по F₃ и на 14,74% от F₁ к F₇.

У пятигодовиков первого поколения селекции наибольший уровень взаимосвязи был между массой и толщиной тела, массой и обхватом тела, в процессе селекции величина коэффициента корреляции в этих парах снизилась с высокой (r=0,86 и r=0,98 для F₁) до средней (r=0,48 и r=0,58 для F₃). В F₃ и F₇ уровень корреляции между массой и обхватом, массой и толщиной, длиной и толщиной, толщиной и обхватом изменился незначительно. Средним остался уровень взаимосвязи толщины и длины (r=0,46 в F₃ и r=0,40 в F₇); длины и обхвата (r=0,34 и r=0,41 соответственно).

Полигон распределения пятигодовалых животных F₃ имеет две вершины и достаточно сильную растянутость по оси Х, кривая F₇ одновершинна, сдвинута по оси вправо (относительно кривой F₃). Концентрация особей в модальном и околомодальных классах составила у F₃ 46,4, а у F₇ - 75,4%.

Полигон распределения седьмого поколения селекции имеет сближенные ветви и высокую концентрацию частот в модальном и околомодальном классах - около 84%. Происходит смещение модального класса кривой относительно третьего поколения на 4 класса вправо (рис. 2).

У половозрелых самцов изучение экстерьерных показателей в целом по стаду показало, что за семь селекционных поколений произошло увеличение массы тела в среднем на 914 г (45,09%) - с 2027,3 г. в первом поколении до 2941,5 г в седьмом (табл. 5).



Таблица 5. - Индексы телосложения самцов в среднем по стаду

Поколение селекции	Число особей	Масса тела, г	Индексы
			прогонистости	широкоспинности	обхвата тела
F1	30	2027,3177,33	3,040,07	15,660,44	78,151,51
F3	82	2425,3768,90	3,270,03	18,500,26	84,970,49
F7	85	2941,3568,05	2,890,02	20,320,13	87,530,61

Примечание. Р0,999 для всех данных таблицы.

При этом отмечен высокий уровень изменчивости - на уровне от 25,47 (F₃) до 41,0% (F₇). Из остальных экстерьерных признаков наиболее сильные изменения коснулись толщины тела - 39,88% (F₁F₇), значение Cv снизилось с 20,02 до 14,30%, и обхвата тела - признак увеличился с F₁ по F₇ на 20,74% (Р?0,999), при этом Сv снизился с 14,24 до 13,07%. Высота тела за семь поколений возросла на 1,84 см (13,3%). Длина тела увеличилась к третьему поколению на 4,5, к седьмому - на 7,23% и составила 45,18 см.

Из относительных морфологических признаков менее всего изменился индекс прогонистости, колебания его величины незначительны - в пределах 2-3%. Однако широкоспинность и индекс обхвата тела заметно увеличились. К F₃ широкоспинность возросла на 18,2, а к F₇ (F₁F₇) на 29,8% (Р?0,999). Индекс обхвата за годы селекции увеличился на 12,0% (табл. 5).

Для рыб всех поколений отмечается тесная взаимосвязь между основными признаками телосложения, так для пар «масса тела - длина» величина коэффициента корреляции составляет 0,92 в F₁, 0,90 в F₃ и 0,89 в F₇; «масса тела и обхват» 0,88, 0,91, 0,66 соответственно. Наименьший уровень взаимосвязи в паре «толщина - высота» для F₁ r=0,71; для F₃ r=0,59. Для F₇ в паре масса тела - обхват r=0,66 и обхват - высота тела r=0,59. Таким образом, величина коэффициента корреляции между изучаемыми признаками находится на высоком и среднем уровне.

У рыб срок половой зрелости тесно связан с достижением определенной массы тела. В процессе многолетней селекции направленной на увеличение массы тела у алтайского карпа произошло закономерное снижение возраста половой зрелости. В современной популяции самцы достигают полной половой зрелости в возрасте 4 года.

В F₁ средняя масса самцов в возрасте четырех полных лет составляла в среднем 1770,0 г, к F₃ она возросла на 50,04% и составила 2655,77 г (Cv= 24,42; Р?0,999), а в седьмом поколении - 3055,07 г (Cv= 8,98; Р?0,999), что на 72,6% больше, чем в F₁ (табл. 6). При этом достоверно увеличились толщина и обхват тела - на 47,3 и 21,1% (Р?0,999). Менее всего изменилась длина тела - всего на 11,0%.

Таблица 6. - Индексы телосложения четырехгодовалых самцов

Поколение селекции	Число особей	Масса тела, г	Индексы
			прогонистости	широкоспинности	Обхвата тела
F1	30	1770,066,3	2,780,13	15,540,90	80,563,26
F3	52	2655,7749,25	3,150,03	19,530,26	84,600,60
F7	70	3055,0737,54	2,860,02	20,650,22	87,910,73

Примечание. Р0,999 для всех данных таблицы.



По относительным показателям телосложения наблюдаются те же тенденции, что и для остальных групп алтайского зеркального карпа. Наиболее сильно увеличилась величина индекса широкоспинности - на 25,7% с F₁ по F₃ и с F₁ по F₇ на 32,9% (табл. 6). Значения индексов обхвата тела и прогонистости с первого по седьмое поколение изменились менее чем на 10% (2,9 и 9,1% соответственно). Величина коэффициента вариации находится в пределах 10%, что свидетельствует о высокой консолидированности стада по этим признакам.

При построении полигонов распределения самцов F₃ по массе тела в возрасте четырех полных лет видна двувершинность. В правой части графика происходит накопление быстрорастущих особей, график растянут по оси Х. Коэффициент асимметричности кривой равен +0,14. Полигон распределения самцов седьмого поколения имеет меньшую растянутость по оси Х, но по-прежнему две вершины и меньшую, относительно рыб F₃, концентрацию в модальном и около модальном классах (рис. 3).

Таким образом, в результате селекционной работы, направленной на улучшение морфологических признаков тела рыб, заметно повысились относительные показатели телосложения. Установлено достоверное снижение величины индекса прогонистости и возрастание величины индексов широкоспинности и обхвата тела.

В процессе микроэволюции претерпела изменения форма тела рыб. При общем возрастании всех признаков телосложения в данном возрасте, тело становиться более высокоспинным и коротким. Увеличение длины тела идет намного медленнее, чем толщины и обхвата. Значительно изменяется масса тела.

В среднем к седьмому поколению масса тела возросла на 66,89%. Из размерных признаков наиболее сильно увеличилась толщина тела - на 43,07%. Обхват и высота тела также стали больше на 26,21 и 19,53%. Длина тела выросла меньше всего - на 10,21%.

Из относительных признаков телосложения больше всего выросли индексы широкоспинности - на 27,55 и обхвата тела - на 14,95%. Величина индекса прогонистости уменьшилась на 6,4%. Таким образом, форма тела рыб соответствует желательному типу телосложения и плану селекции. У них увеличивается высота тела, что в совокупности с увеличением обхвата и толщины свидетельствует об улучшении мясных и воспроизводительных качеств.



При построении экстерьерных профилей рыб седьмого поколения селекции эти тенденции становятся еще заметнее (рис. 3). Наиболее сильно у всех возрастов увеличивается толщина тела. Далее в ряду повышения идут обхват и высота тела, менее всего увеличивается длина тела.

При построении рядов динамики индексов прогонистости самок и самцов (рис. 4) становится заметным одинаковое направление развития признака. Выявленная закономерность для самок описывается уравнением y=-0,13x+3,35, для самцов y=-0,056x+3,23, т. е. скорость снижения признака у самцов в 2 раза ниже, чем у самок.

Рис. 4. Эмпирический ряд динамики индекса прогонистости самцов и самок АЗК по поколениям селекции:



Рис. 5. Эмпирический ряд динамики индекса широкоспинности АЗК по поколениям селекции:

Ряды динамики индексов широкоспинности у самцов и самок также схожи (рис. 5). Линии тренда, описываемые уравнениями регрессии у самок y=2,035x+14,99, у самцов y=1,49x+14,75 свидетельствуют об увеличении значения признака. Однако возрастание признака у самок идет быстрее, чем у самцов.

Рассмотрев ряд изменений отдельных морфологических признаков у популяции в процессе породообразования становиться несомненным отличие особей более поздних селекционных поколений АЗК от рыб первого поколения. Это говорит как об успешности проводимой в стаде селекционной работы, так и об микроэволюционных процессах идущих в репродуктивно изолированных стадах животных, при давлении естественного и искусственного отбора.

Формирование воспроизводительных признаков у карпов в процессе породообразования

Репродуктивные признаки неполовозрелых рыб. Одним из основных направлений селекции в стадах алтайского зеркального карпа был отбор на раннее созревание. В связи с тем, что в трудах многих авторов раннеспелость связывается с темпом роста (Кирпичников, Леви, 1953; Федорченко, 1971), при селекционной работе опирались на взаимосвязь пары «темп роста - ранее созревание». Нами был проведен эксперимент, в задачу которого входило опровергнуть или подтвердить данный тезис. Для этого были взяты две группы сеголетков с высокой массой тела выращенные при разреженных плотностях посадки.

У первой группы средней массой 291,4 г, гонады находились на I-й степени зрелости (в виде тонких полупрозрачных тяжей). Вторая группа с массой 435 г, имела четко выраженные полупрозрачные гонады, желто-розового цвета, находящиеся на II-й степени зрелости. Их масса составляла от 0,85 до 15 г, но определить пол без микроскопирования не предоставлялось возможным.

При изучении степени зрелости двухлетков нами было взято две группы рыб с массой 432,2 и 650,0 г. У рыб первой группы пол выражен у 30% особей, 10% из них приходится на долю самцов, а 20% - самок. Средняя масса яичников составляет 1,93, семенников - 13,08 г (Cv - 4,06 и 46,01% соответственно).

Во второй группе у всех изученных рыб пол легко определялся визуально. Средняя масса семенников составила 5,15 г, яичников - 29,07 г при коэффициенте зрелости 7,71 и 48,89% соответственно. При изучении этой группы нами была выявлена значительная изменчивость по массе гонад и коэффициенту их зрелости. Однако зависимость массы гонад от массы тела рыбы не прослеживается. Так, у особей массой 800 г масса гонад колеблется от 2,75 до 30,5 г.

Репродуктивные признаки самок АЗК. У половозрелых самок АЗК при селекции учитывались рабочая плодовитость (РП), относительная рабочая плодовитость (ОРП).

В среднем по стаду самок АЗК с F₃ по F₇ рабочая плодовитость возросла на 108,13% (P0,999) и составила 838,09 тыс. икринок на самку, относительная рабочая плодовитость также увеличивается от F₃ к F₇ на 27,80%, от F₃ к F₈ - на 40,5 и от F₇ к F₈ - на 9,95% (P0,999).

Уровень изменчивости плодовитости самок алтайского зеркального карпа достаточно высок. Тем не менее за восемь поколений селекционной работы удалось добиться снижения коэффициента вариации рабочей плодовитости в среднем по стаду без учета возраста с 37,4 до 21,4 (к F₇) и 22,69% (к F₈). Вариабельность по ОРП также значительно уменьшилась и составила для рыб восьмого поколения селекции 12,84% (для F₃ - 32,3%).

Самки алтайского зеркального карпа созревают частично в возрасте трех полных лет, большинство в возрасте четырех лет. В условиях юга Западной Сибири возраст, в котором целесообразно использовать самок для воспроизводства, это 4-6 полных лет. Использование в нерестовой компании более молодых самок не представляется возможным вследствие небольшого выхода половых продуктов и более низкого процента (по сравнению со старшими возрастами) выхода личинок из икры. У рыб старше 6 лет количество икры, отнесенной к массе тела, заметно снижается, а значит, снижается и экономическая эффективность их использования.

Нами был проведен опыт по нересту трехгодовалых самок F₈. Для него была отобрана группа самок средней массой 2492,11 г. Длина тела самки в среднем составляла 43,24 см. Коэффициент вариации по всем показателям был меньше 10%. Плодовитость молодых самок составила 332,12 тыс. икринок на самку, что в пределах нормативных породных значений, изменчивость самок по этому признаку достаточно высока (Cv =29,04%). ОРП составила около 133,14 тыс. икринок на 1 кг массы самки (Сv =27,35%).

В возрасте четырех полных лет самки алтайского зеркального карпа третьего поколения селекции имели рабочую плодовитость 327,4 тыс. икринок на самку, к седьмому поколению этот показатель увеличился на 130,5% (P0,999) (табл. 7). Относительная рабочая плодовитость к седьмому поколению селекции возросла на 34,24% (P0,999).



Таблица 7. - Плодовитость самок разных возрастов

Показатель	РП, тыс. икринок на самку	ОРП, тыс. икринок на 1кг массы самки
	F3	F7	F8	F3	F7	F8
Четырехгодовики
	327,42 15,36	783,90 53,74	547,89 16,96	129,59 6,63	173,97 11,35	168,34 5,18
Cv, %	32,0	21,7	17,78	33,5	20,6	17,68
Пятигодовики
	499,20 9,09	951,60 27,07	707,20 20,70	135,96 2,53	189,54 4,97	173,31 4,37
Cv, %	17,9	9,4	12,42	18,3	8,7	10,70
Шестигодовики
	536,01 34,72	897,00 30,69		118,63 7,69	158,66 5,03
Cv,%	33,7	16,1		33,6	14,9

Примечание. Р0,999 для всех данных таблицы.

В процессе селекции снизилась изменчивость по показателям плодовитости. Так, по РП для четырехгодовалых самок седьмого поколения коэффициент вариации уменьшился по сравнению с одновозрастными самками третьего поколения в 1,47, а для самок восьмого поколения - в 2,21 раза (снижение от F₇ к F₈ - в 1,5 раза). По относительной плодовитости вариабельность снизилась соответственно в 1,62; 2,25 и 1,39 раза.

К седьмому селекционному поколению у пятигодовалых самок, так же как и у четырехгодовалых, происходит значительное повышение плодовитости. РП самок седьмого поколения составляет 951,6 тыс. икринок на самку, что на 90,63% (Р0,999) выше, чем у рыб третьего поколения (табл. 7). ОРП возросла на 39,41% (Р0,999) и составила для F₇ 189,6 тыс. икринок на 1 кг массы самки. Изменчивость рыб по обоим признакам снизилась почти в 2 раза.

Кривые изменчивости самок пяти полных лет по относительной рабочей плодовитости отражены на рис. 6. Кривая третьего поколения сильно растянута. Полигон распределения седьмого поколения имеет более сближенные ветви и высокую концентрацию частот в модальном и околомодальном классах - 77,7, против 59,8% у F₃. За пятнадцать лет селекции произошло смещение модального класса по оси Х на 5 классов. В совокупности это говорит о консолидации признака у самок седьмого поколения.

При рассмотрении динамики рабочей плодовитости по возрастам между третьим и седьмым поколением селекции наблюдаются следующие отличия. У самок третьего поколения селекции величина рабочей плодовитости увеличивалась до 6 лет, а затем отмечается снижение - 327,4 тыс. икринок на самку у четырех-, 499,2 - у трех- и 536,0 - у шестигодовиков. У самок седьмого поколения максимальная РП отмечена в возрасте 5 полных лет - 783,9; 951,6 и 897,0 соответственно (табл. 7).

Максимальный уровень относительной рабочей плодовитости и в третьем, и в седьмом поколении выявлен в возрасте пяти лет, а потом наблюдается постепенная регрессия признака. У шестигодовиков третьего поколения снижение составило 14,3%. В седьмом поколении понижение ОРП от пяти- к шестигодовикам составило 19,0, а от пяти- к семигодовикам - 43,12%. Выявленное снижение уровня ОРП с возрастом характерно и для других рыб (Иоганзен, 1955; Анохина, 1969).

При анализе зависимости плодовитости от размера, массы тела, возраста наиболее высокая корреляция отмечена у самок F₈ между возрастом и рабочей плодовитостью - r=0,820,07 (F₃ - r=0,490,9; F₇ - r=0,300,10). Сильная зависимость установлена между РП и массой тела в F₃ (r=0,520,09), F₇ (r=0,400,1) и высокая в F₈ (r=0,850,07). Коэффициент корреляции был достоверно положительный также между РП и обхватом в третьем поколении (r=0,520,09), в седьмом (r=0,20,07), в восьмом (r=0,680,09).

Учитывая наличие достоверной положительной связи между возрастом и рабочей плодовитостью, было рассчитано уравнение прямолинейной регрессии способом наименьших квадратов, имеющее вид y=135,5x+0,42.

Зачастую в рыбоводстве принят отбор самок для нереста по обхвату тела, так как этот признак тесно связан с плодовитостью (r=0,52-0,58). Для подтверждения методологической правильности данного подхода нами было рассчитано уравнение регрессии и для этой пары признаков. Оно имеет вид y=30,9x-651,3. При подстановке значений х_i в уравнение подтверждается правильность проводимого отбора.

При построении эмпирического ряда динамики ОРП (рис. 7) по поколениям селекции становится очевидным прогрессирование этого признака.

Репродуктивные признаки самцов АЗК были изучены в седьмом и восьмом поколении селекции. В результате установлено, что объем разовой дозы эякулята повышается по мере взросления самцов, что согласуется с данными по другим видам рыб (Жукинский, 1965; Новоженин, 1972). Наименьший объем спермы отмечен у трехгодовалых рыб, к 4 годам происходит увеличение показателя на 17,71, и к 5 годам - на 46,36%. При этом изменчивость находится на очень высоком уровне (табл. 8).

Таблица 8 - Объем разовой дозы эякулята у самцов разного возраста, мл (n=140)

Показатель	В среднем по стаду	Возраст самцов и объем эякулята
		Полных лет
		3	4	5
	15,07±0,64	14,08±0,70	17,11±1,24	26,25±4,10
У	10,36	9,21	9,51	16,39
Cv, %	68,75	65,41	55,58	62,43

Примечание. Р0,999 для всех данных таблицы.

При изучении особенностей формирования воспроизводительной системы выявлено значительное разнообразие стада по массе гонад и гонадосоматическому индексу. У двухгодовалых самцов со средней массой тела 550,0 г средняя масса гонад составляла 19,5 г, а гонадосоматический индекс 75,4%. При этом масса гонад увеличивалась пропорционально возрасту. У рыб массой 800 г масса гонад колеблется от 2,75 до 30,5 г.

У самцов 3 полных лет масса гонад больше, чем у двухгодовиков на 140,3 г, коэффициент фенотипической изменчивости при этом был равен 25,81%. Уровень корреляции в паре «масса тела - масса гонад» равен 0,87.

В связи с тем, что воспроизводство в стаде АЗК ведется заводским способом, нами были проведены исследования качества спермы до и после гипофизарной инъекции. Они показали, что у трехгодовалых производителей до инъекции время активного поступательного движения сперматозоидов при температуре воды 18…19 ^оС равно 60,18 с, а при 23…24 ^оС оно снижается на 4% (Cv=12-15%). После инъекции происходит общее снижение времени активности на 3,18 с при 18…19 єС (P0,95) и на 0,65 с при 23…24 єС.

У четырехгодовалых самцов до инъекции гипофиза время активного поступательного движения сперматозоидов при 18…19 ^оС составляло 60,15 с, что на 4,15 с больше, чем после инъекции (P0,95), при температуре воды 23…24 ^оС разница составляет 1,81 с.

Та же регрессия скорости движения половых клеток самцов после инъекции наблюдается и у пятигодовалых самцов. Снижение времени активности сперматозоидов при температуре воды 18…19 ^оС составляет 17,79 (P0,99), при 23…24 ^оС - 27,09% (P0,999).

Количество живых спермиев в семенной жидкости у изучаемой группы трехгодовиков до инъекции было 88,80 шт. в поле зрения, что на 4,13% больше, чем после инъекции. У четырехгодовалых самцов количество живых и мертвых сперматозоидов, а также их концентрация до гипофизарной инъекции были больше, чем после неё на 10,34; 25,65 и 13,35% соответственно. Наиболее высокий уровень изменчивости у самцов после инъецирования отмечен по количеству мертвых клеток - 72,22%. У пятигодовалых самцов концентрация сперматозоидов уменьшается на 23,3% (P0,99). Уровень изменчивости по количеству живых сперматозоидов возрастает на 38%.

При построении кривых, показывающих динамику количества живых клеток, отчетливо видно влияние инъекции. До инъекции величина углового коэффициента b в уравнении регрессии равна 2,86, а после инъекции - 17,28, что говорит о резком снижении количества живых сперматозоидов после инъекции по мере взросления особей.

В результате проведенных исследований можно сделать вывод, что введение гонадотропного гормона ухудшает качество половых продуктов, одновременно компенсируя это увеличением объема спермы.

В литературе встречается упоминание о том, что скорость развития репродуктивной системы тесно связана с условиями существования особей (Кошелев, 1971). Для выявления силы влияния различных факторов на репродуктивные показатели у самцов АЗК нами был проведен дисперсионный анализ, в результате которого было установлено следующее:

- сила влияния возраста на количество живых клеток в семенной жидкости до инъекции составляет 14,17% (F=5,99, Р=0,99), а после инъекции 34,57% (F=3,1-4,8-7,4);

- возраст неинъецированных рыб имеет непосредственное влияние на количество мертвых сперматозоидов (F=9,89), сила влияния составила 22,7%;

- высокое влияние возраста производителей отмечено на объем эякулята (F=12,08), оно находилось выше третьего порога вероятности (F=3,0-4,7-7,2), сила влияния признака 16,47%.

Популяционный гомеостаз алтайского зеркального карпа

Гематологические показатели. Кроветворение является ответной реакцией ряда тканевых систем организма рыбы на изменение как внешних, так и внутренних факторов. Поэтому изучение пород рыб без изучения структуры крови можно считать неполным. Гематологический анализ был проведен на рыбах разных возрастов.

В крови двухлетков алтайского зеркального карпа количественные показатели эритроцитов находятся в пределах от 1,1 до 2,6710¹²/л, а гемоглобина 74,0-118,6 г/л, что несколько выше, чем норма, установленная для этого вида рыб. Следует предположить, что некоторое увеличение содержания эритроцитов в крови алтайского зеркального карпа связано с его адаптированностью к более низким температурам Западной Сибири (Пищенко и др., 1998).

С возрастом у алтайского зеркального карпа происходит заметное увеличение количества эритроцитов и гемоглобина в крови. У четырехлетних рыб эритроцитов в крови 2,43 раза больше, чем у сеголетков. Уровень содержания гемоглобина в крови рыб также возрастает (табл. 9). Общее количество лейкоцитов в крови алтайского зеркального карпа седьмого поколения селекции достигает 27,0 Ч 10⁹/л. В крови двухлетков наиболее многочисленны лимфоциты (74,03%).

Таблица 9. - Возрастные изменения содержания эритроцитов и гемоглобина

Показатель	Сеголетки	Двухлетки	Трехлетки	Четырехлетки
Эритроциты, 1012/л	1,10,1	1,70,1	1,80,12	2,670,04
Гемоглобин, г/л	74,00,2	72,00,2	90,10,1	118,60,15

Количество миелоцитов колебалось от 3 до 10%, палочкоядерных - от 2,02 до 7, сегментоядерных - от 5 до 15,4, агранулоцитов: моноцитов - 0,7 до 4,85, лимфоцитов - от 42,7 до 84,15%.

В среднем у изученного массива карпов показатели миелоцитов составляют 7,02, палочкоядерных гранулоцитов - 3,62, сегментоядерных нейтрофилов - 7,66%. Количество агранулоцитов достигает величины для моноцитов 1,51, лимфоцитов - 74,03%. Коэффициент соотношения нейтрофильных гранулоцитов к агранулоцитам равен 0,16.

Абсолютное содержание различных форм белых кровяных клеток у алтайских карпов находится на уровне: миелоцитов - 1,9, палочкоядерных - 1,0, сегментоядерных нейтрофилов - 2,0, моноцитов - 0,5 и лимфоцитов - 19,410⁹/л.

Остеологические признаки. Число позвонков является хорошо наследуемым признаком. Ряд авторов (Богерук и др., 1997) предлагают использовать этот признак в качестве сигнального, для характеристики пород и подтипов рыб.

При проведении племенной работы с алтайским зеркальным карпом нами изучали строение осевого скелета у двух экологических типов породы.

У рыб были выделены два отдела осевого скелета - туловищный, с выделением в нем отдельно переходного подотдела, и хвостовой отдел. При этом в туловищном отделе позвонков, прилегающих к голове и сросшихся, всегда 4, далее идут несросшиеся позвонки, их количество варьирует от 9 до 12, в промежуточном отделе колебания составляют 5-6 позвонков, а в хвостовом - от 14 до 17.

Рыбы чумышской популяции отличаются большим разбросом по количеству позвонков в осевом скелете (lim 31-39), у рыб приобского стада количество позвонков колеблется от 32 до 37 шт.

У сеголетков чумышского стада выявлено 5 основных фенотипов с 7 фенотипическими формулами. Численность позвонков в фенах колеблется от 31 (9,09%) до 35 (18,18%). Модальными являются формулы 33:14(10:4):14 с частотой встречаемости 27,27%, 34:15(11:5):14(18,2%) и 35: 15(10:5):16(18,18%). В приобской популяции алтайского зеркального карпа данный признак выражен 3 фенотипами. Модальными формулами являются 33:14(10:4):15 с частотой встречаемости 30%, 34:15(10:5):15 - 20%, 35:15(10:5):16 - 20% (табл. 10).

Таблица 10 - Строение скелета сеголетков АЗК

Внутрипородные типы	Фенетические классы	Отделы позвоночника	Частота встречаемости, %
		туловищный	хвостовой
		грудной	переходный
Чумышский	31	8	5	14	9,09
	32	9	5	14	9,09
	33	10	4	14	27,27
	33	10	4	15	9,09
	34	11	4	15	18,2
	34	11	4	15	9,09
	35	10	5	16	18,18
	33,140,51	9,861,07	5,750,43	16,500,71
Cv,%	4,14	10,85	7,53	4,29
Приобский	34	10	5	15	2,56
	34	11	4	15	7,69
	35	10	5	16	7,69
	35	10	4	17	28,21
	35	11	4	16	30,77
	36	11	5	16	10,26
	36	10	5	17	2,56
	36	11	4	17	10,26
	35,000,82	10,430,53	4,570,53	16,000,82
Cv,%	2,33	5,13	11,69	5,10

Примечание. Р0,999 для всех данных таблицы.

С возрастом у рыб происходит изменение состава осевого скелета. Отмечается преобладание фенов с большим числом позвонков. У рыб младших возрастных групп АЗК в основном преобладают особи с числом позвонков 34. Во взрослых стадах наблюдается наибольшее число особей с выраженным фенотипом 36.

У рыб двухлетнего возраста доминантная формула имела вид 36:15(10:5):16, она встречалась у 28% рыб, вторая по частоте встречаемости формула имеет вид 34:14 (10:4):16 (табл. 10).

У трехлетков доминируют формулы 35:15(11:4):16 и 36:14(11:4):17. Их процентное соотношение по группе составило 39,1 и 34,8% соответственно.

Наши исследования по...