Еколого-генетичний моніторинг племінних ресурсів конярства України

Размещено на http://www.allbest.ru/

НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ АГРАРНИХ НАУК УКРАЇНИ

ІНСТИТУТ АГРОЕКОЛОГІЇ і економіки

природокористування

УДК 636.1.082.3:575.174

ЕКОЛОГО-ГЕНЕТИЧНИЙ МОНІТОРИНГ ПЛЕМІННИХ РЕСУРСІВ КОНЯРСТВА УКРАЇНИ

03.00.16 - екологія

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата сільськогосподарських наук

ПІНЧУК ВАЛЕРІЙ ОЛЕКСАНДРОВИЧ

Київ - 2011



Дисертацією є рукопис

Роботу виконано в Інституті агроекології і економіки природокористування та в Інституті розведення і генетики тварин Національної академії аграрних наук України

Науковий керівник - доктор біологічних наук, професор КОНОВАЛОВ В'ячеслав Сергійович, Інститут розведення і генетики тварин НААН, головний науковий співробітник.

Офіційні опоненти: доктор сільськогосподарських наук, старший науковий співробітник, член-кореспондент НААН України ТАРАСЮК Сергій Іванович, Інститут рибного господарства НААН, завідувач відділу молекулярно-генетичних та біохімічних досліджень;

доктор сільськогосподарських наук, старший науковий співробітник, ДЗІЦЮК Валентина Валентинівна, Національний університет біоресурсів і природокористування України, завідувач кафедри розведення та генетики тварин ім. М.А. Кравченка.

Захист дисертації відбудеться “ 2 ” червня 2011 р. об 11 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.371.01 Інституту агроекології і економіки природокористування НААН України за адресою: 03143, м. Київ-143, вул. Метрологічна, 12.

З дисертацією можна ознайомитися у науковій бібліотеці Інституту агроекології і економіки природокористування НААН України за адресою: м. Київ, вул. Метрологічна, 12.

Автореферат розіслано “ 29 ” квітня 2011 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради,

кандидат сільськогосподарських наук В.В. Чайковська



АНОТАЦІЯ

Пінчук В.О. Еколого-генетичний моніторинг племінних ресурсів конярства України. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата сільськогосподарських наук за спеціальністю 03.00.16. - екологія. - Інститут агроекології і економіки природокористування НААН України. - Київ, 2011.

Дисертаційну роботу присвячено комплексній еколого-генетичній оцінці племінних ресурсів коней України в системі «організм - середовище».

Виявлено тенденцію негативного впливу радіаційного фону на галузь конярства в досліджених регіонах України впродовж 2002-2008 рр., зокрема зниження рівня відтворення і резистентності у коней, що є однією з причин скорочення кількості господарств, чисельності і різноманітності порід коней.

Встановлено, що поширення і прояв біогеоценотичних патологій - сказу, лептоспірозу і параскарозу у коней України останніми роками пов'язано з порушенням ієрархії тварин в екосистемах, змінами природно-кліматичних умов і забрудненням агробіотичного середовища. Виявлено, що загальну пристосованість популяцій досліджуваних порід коней до місцевих умов довкілля, відбивають їх екстер'єрно-конституційні особливості з формуванням своєрідних регіональних внутріпородних груп. Наприклад, на тривалість плодоношення і вихід лошат істотно впливають екологічні чинники - сезон запліднення кобил і народження лошат. Обґрунтовано використання імуногенетичних маркерів як індикаторів генетичної мінливості коней України на прикладі оцінки генетичної структури 10 порід коней, що доцільно враховувати як основу для екологічної пластичності порід та збереження цінних племінних ресурсів місцевих популяцій.

Ключові слова: коні, племінні ресурси, породи, радіаційне забруднення, епізоотологічний моніторинг, екстер'єрно-конституційні ознаки, генетичні маркери, індекси, онтогенез.



АННОТАЦИЯ

Пинчук В.А. Эколого-генетический мониторинг племенных ресурсов коневодства Украины. - Рукопись.

Диссертация на соискание научной степени кандидата сельскохозяйственных наук по специальности 03.00.16 - экология. - Институт агроэкологии и экономики природопользования НААН Украины. - Киев, 2011. біогеоценотичний радіаційний конярство резистентність

Диссертационная работа посвящена комплексной еколого-генетической оценке племенных ресурсов лошадей Украины в системе «организм - среда».

Выявлено тенденцию негативного влияния на коневодство повышенного радиационного фона в Винницкой, Ивано-Франковской, Киевской, Ровенской, Тернопольской, Черкасской и Черниговской областях на протяжении 2002-2008 гг., о чем свидетельствуют снижения уровня воспроизводства и резистентности у лошадей. Что стало одной с причин сокращения количества хозяйств (с 16 до 12), численности и разнообразия пород лошадей. В то же время, общее количество конных хозяйств в Украине увеличились на 15%.

Установлено, что распространение и проявление бешенства, лептоспироза и параскароза у лошадей Украины в последние годы связано с нарушением иерархии животных в экосистемах, изменениями природно-климатических условий и загрязнением агробиотической среды.

Выявлено, что общую приспособленность популяций исследуемых пород лошадей к местным условиям окружающей среды отбивают их экстерьерно-конституционные особенности (промеры тела, длительность эмбриогенеза и уровень воспроизводства) с формированием своеобразных региональных внутрипородных групп. Например, за силой влияния на длительность эмбриогенеза жеребят 3-х пород, исследуемые факторы находятся в таком порядке: мать (до 49,2%), месяц оплодотворения (28,7), отец (23,9), год рождения (14,4), месяц рождения (12,7), гетерогенность родителей за группами крови (9,2), пол жеребят (1,0) и масть жеребят (до 0,6%). Оптимальным периодом случной кампании в Украине является апрель-июнь.

Обосновано использования иммуногенетических маркеров как индикаторов генетической изменчивости лошадей Украины на примере оценки генетической структуры 10 пород лошадей, что целесообразно учитывать как основу для экологической пластичности пород и сохранения ценных племенных ресурсов местных популяций. Так, наивысшим разнообразием аллелофонда характеризуется аборигенная гуцульская порода, которую разводят в наиболее сложных природно-климатических условиях (Ca=0,159), а самый бедный аллелофонд - в немногочисленной популяции шетлендских пони (Ca=0,323).

Опытами показано, что незакономерное распределение аллелей групп крови в потомстве производителей связано с презиготическим отбором в пользу поддержания гетерозиготности генотипов потомков при гомогенных подборах родительских пар. Установленные факты сопровождаются отличиями по кривой роста разных частей тела жеребят с разными типами крови. Что может быть свидетельством селективной ценности иммуногенетических маркеров.

Ключевые слова: лошади, племенные ресурсы, радиоактивное загрязнение, эпизоотический мониторинг, экстерьерно-конституционные признаки, генетические маркеры, индексы, онтогенез.



ABSTRACT

Valeriy Pinchuk. Eco-genetics monitoring of pedigree resources of breeding horses of Ukraine. - Manuscript.

Ph.D. thesis in Agricultural Sciences by speciality 03.00.16. - ecology. - Institute of agroecology and environment economics NAAS. - Kyiv, 2011.

Dissertation work is sanctified to the complex eco-genetics estimation of pedigree resources of horse of Ukraine in the system «organism-environment».

A tendency is educed, that an existent radiation background in the investigational regions of Ukraine negatively influenced on industry of breeding horses during 2002-2008, to what the decline of level of recreation and resistances testifies for horse. It resulted in reduction of amount of economies, quantity and variety of breeds of horse of different directions of the use.

It is set that distribution and display of hydrophobia, leptospirosis and parascarosis for the horse of Ukraine the last years; it is related to violation of hierarchy of animals in ecosystems, by the changes of natural and climatic terms by contamination of agro biotical environment.

It is educed that general adjusted of populations of the investigated breeds of horse to the local terms of environment; exterior-constitutional features (measuring of body, duration of embryogenesis and level of recreation) remove them, with forming of original regional groups. For example, on duration of fruiting and output of foals substantially ecological factors - season of impregnation of mares influence birth of foals. The use of immunogenic markers is reasonable as indicators of genetic variability of horses of Ukraine on the example of estimation of genetic structure 10 breeds of horse, that it is expedient to take into account as basis for ecological plasticity of breeds.

Key words: horses, pedigree resources, breeds, radiation contamination, episoological monitoring, exterior-constitutional signs, genetic markers, indexes, ontogenesis.



ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. За сучасних умов, пристосованість сільсько-господарських тварин і, зокрема коней, до змін, пов'язаних з негативними екологічними проявами в екосистемах, значною мірою залежить від збереження і підтримання різноманітності племінних ресурсів. Тому наукового і практичного значення набуває об'єктивна всебічна оцінка племінних ресурсів конярства з урахуванням тенденцій змін в структурі галузі та екологічних і генетичних факторів, що можуть їх спричиняти.

Популяційна генетика і популяційна екологія нероздільні. Популяційна екологія ніколи не досягне успіху, якщо вона не буде одночасно і популяційною генетикою (Lewontin R.S., 1968).

Нагальною проблемою є розроблення форм і методів збереження генофонду сільськогосподарських тварин шляхом підтримання гетерогенності популяцій, зокрема використання з цією метою генетичних маркерів (Эйснер Ф.Ф., Подоба Б.Е., Дасюк О.П., 1976). Зв'язок стану генофонду сільськогосподарських тварин з екологічним станом довкілля відображається в його генній різноманітності, основу якої складає гетерозиготність кожної особини і генофонду в цілому (Зубец М.В., Кушнир А.В. и др., 2005; Глазко В.И, 1998).

При роботі з породами генетичні тести виступають в ролі елементів селекційного процесу, який пов'язаний з вирішенням завдань структуризації порід, накопиченням і коадаптацією в них спадкового матеріалу, що визначає потенціал продуктивності і пристосованість до конкретних екологічних і господарських умов (Гавриленко М.С., Чернякова Н.С. та ін., 2002).

У зв'язку з цим, актуальним завданням для вирішення є дослідження з еколого-генетичного напряму для визначення шляхів формування і раціонального використання існуючих племінних ресурсів конярства. Це потребує одночасного вирішення завдань як стосовно самих ресурсів (селекція та збереження порід) так і міжсекторальних питань - забезпечення продуктивності, здоров'я тварин та охорони навколишнього природного середовища.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дослідження виконували відповідно до завдання науково-технічного проекту відділу генетичних основ селекції Інституту розведення і генетики тварин УААН: «Розробити та впровадити систему генетичного моніторингу у тваринництві», 2003-2007 рр. (№ ДР 0101U003122) і НДР лабораторії моніторингу агробіоресурсів Інституту агроекології УААН: «Дослідити вплив антропогенних чинників на якість і безпеку продукції тваринництва та розробити науково-методичні основи системи її контролю згідно міжнародних стандартів та вимог», 2008-2010 рр. (№ ДР 0108U005952).

Мета і завдання дослідження. Метою роботи було формування системи еколого-генетичного моніторингу племінних ресурсів конярства України на основі порівняльної екологічної, генетичної, зоотехнічної та ветеринарної їх оцінки.

Для досягнення мети поставлені такі завдання:

- оцінити стан та ареал порід коней в Україні;

- дослідити тенденції розвитку галузі конярства в умовах радіоактивного забруднення окремих регіонів України;

- оцінити вплив еколого-кліматичних факторів середовища на епізоотологічний стан коней у регіонах України;

- визначити розмах внутріпородної фенотипової мінливості коней та вплив екологічних чинників на формування екстер'єрно-конституційних особливостей заводських популяцій коней;

- оцінити стан генетичної різноманітності в популяціях коней та адаптаційні процеси за використання молекулярно-генетичних маркерів.

Об'єкт дослідження: взаємодія «організму і середовища» племінних ресурсів коней України.

Предмет дослідження: популяції, екстер'єрно-конституційні показники коней, генетичні маркери коней, радіоекологічний і епізоотологічний стан, ландшафт та метеорологічні умови навколишнього природного середовища розведення коней.

Методи дослідження. Теоретичне підґрунтя та інформаційну базу досліджень складає чинна нормативно-правова база держави, методично-рекомендаційні, статистичні, аналітико-інформаційні матеріали національних установ та організацій а також наукові праці вітчизняних та зарубіжних вчених з досліджуваних питань. В процесі досліджень застосовували такі методи: таксономічні, радіоекологічні, епізоотологічні (біоіндикаційні), зоотехнічні, лабораторні (імуногенетичні, молекулярні (полімеразна ланцюгова реакція і гель-електрофоретичне розділення ДНК), картографічні та статистичний аналіз.

Наукова новизна одержаних результатів. Вперше при оцінюванні племінних ресурсів конярства України використано комплексний підхід щодо вивчення взаємодії «організму і середовища» як критерій для формування системи еколого-генетичного моніторингу.

Виявлено тенденцію негативного впливу підвищеного радіаційного фону в деяких регіонах України на відтворення та резистентність коней.

Показано, що адаптаційні процеси в популяціях коней віддзеркалюють їх екстер'єрно-конституційні та імуногенетичні (селективна цінність) особливості.

Встановлено, що поширення сказу, лептоспірозу і параскарозу у коней України останніми роками частково пов'язано з порушенням ієрархії тварин в екосистемах, змінами природно-кліматичних умов та забрудненням агробіотичного середовища.

Практичне значення одержаних результатів. Обґрунтовано доцільність застосування індексу біорізноманітності для аналітичної оцінки стану та тенденцій розвитку конярства в Україні.

Встановлений суттєвий вплив екологічних чинників на екстер'єрно-конституційні ознаки коней (проміри тіла, рівень відтворення та тривалість плодоношення), що доцільно використовувати для спостереження за мікроеволюційними процесами при породоутворенні чи інтродукції тварин в нові екологічні умови.

Показано необхідність врахування поліморфізму еритроцитарних антигенів як об'єктивного критерію генетичної різноманітності коней, що є основою екологічної пластичності порід.

Особистий внесок здобувача. Полягає у постановці наукових завдань, зібранні первинних матеріалів, проведенні лабораторних досліджень, аналізі та узагальненні отриманих результатів. Частина матеріалів експериментальних досліджень, в яких дисертант брав безпосередню участь, використано в роботі за погодженням із співавторами спільних публікацій.

Апробація результатів дисертації. Основні результати роботи доповідали, обговорювали і отримали схвальну оцінку на Вчених радах Інституту розведення i генетики тварин УААН (Чубинське, 2007 р.), Інституту агроекології УААН (Київ, 2008 р.), Міжнародній науково-практичній конференції «Біологія: від молекули до біосфери» (Харків, 2007 р.), Конференціях молодих вчених та аспірантів (Чубинське, 2005, 2006, 2007 рр.), Міжнародній науково-практичній конференції «Екологічна безпека сільськогосподарського виробництва» (Київ, 2009 р.), Всеукраїнській науково-практичній конференції молодих учених «Екологічні проблеми сільськогосподарського виробництва» (Сколе, 2010 р.).

Публiкацiї. Основний зміст дисертаційної роботи викладено у 13-ти друкованих наукових працях, в тому числі 5-ти статтях у фахових виданнях, 2-х методичних працях, 5-х тезах конференцій.

Структура та обсяг дисертації. Дисертація викладена на 142 сторінках комп'ютерного тексту і складається зі вступу, огляду літератури, опису матеріалів і методів, наведення результатів власних досліджень, висновків, рекомендацій виробництву, списку використаних джерел та додатків. Роботу ілюстровано 31 таблицями, 21 рисунком, містить 2 додатки. Список використаних джерел складає 158 найменувань, з яких 21 латиницею.



ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Огляд літератури. У розділі представлено експериментальні дані закордонних і вітчизняних авторів з питань, пов'язаних з екологічними проблемами у тваринництві, зокрема оцінки, раціонального використання і збереження генетичних ресурсів сільськогосподарських тварин. На підставі аналізу літературних джерел обґрунтована необхідність і актуальність проведення досліджень за темою дисертації.

Паспортну дозу опромінення (ПДО, мЗв*рік^-1) брали з матеріалів «Загальнодозиметричної паспортизації населених пунктів України, які зазнали радіоактивного забруднення після Чорнобильської аварії» за 2002-2008 рр. Категорії зон радіоактивно забрудненим територіям присвоєно відповідно до Закону України «Про правовий режим території, що зазнали радіоактивного забруднення внаслідок Чорнобильської катастрофи».

Для дослідження епізоотологічної ситуації були використані статистичні дані Державного комітету ветеринарної медицини щодо захворюваності коней в регіонах України за 1999-2008 рр.

Інформацію про температуру та відносну вологість повітря в досліджених регіонах України, отримали з архівних даних Українського гідрометеорологічного центру (http://meteo.com.ua).

Дані про відносний рівень господарсько-побутових стічних вод без очищення в досліджених регіонах України отримано з матеріалів Центральної санiтарно-епiдемiологiчної служби Міністерства охорони здоров'я України (ЦCEC МОЗ) щодо стану поверхневих водойм, з електронного ресурсу Міністерства екології та природних ресурсів (http://www.ecobank.org.ua).

Для отримання інформації про поголів'я та відтворення коней різних порід України використали Державний племінний реєстр сільськогосподарських тварин за 2002-2008 рр.

За основу для розрахунку індексу біорізноманітності племінних ресурсів конярства взято підходи щодо сільськогосподарських тварин (копитні) (Квашук Л.П., 2005) та модифіковано для оцінки генофонду порід коней.

Індекси будови тіла розраховували на основі 4-х основних промірів тіла коней за загальноприйнятими алгоритмами. Проміри коней досліджених порід взято з матеріалів корпорації «Конярство України» (Горошко І.П. та ін., 2003).

Дослідження тривалості внутріутробного розвитку лошат та відтворення проведено за матеріалами племінного обліку (форма № 2-к «Картка племінної кобили») поголів'я коней чистокровної і української верхових порід Дніпропетровського кінного заводу та племрепродуктору СФГ «Світлана». Тривалість ембріогенезу коней розраховували за різницею між датами запліднення кобил та народження лошат. При оцінці впливу рівня гетерогенності підборів батьківських пар коней за алелями D-системи груп крові, умовно їх поділили на дві групи: перша (1 (100%) - у генотипах батьківських пар немає спільних алелів); друга (0,5 (50%) - у генотипах батьків один алель спільний).

Матеріалом для дослідження постнатального розвитку молодняка слугували дані племінного обліку (форма № 5-к «Журнал розвитку молодняку») коней Дніпропетровського кінного заводу Полтавської області та племрепродуктора СФГ «Світлана» Київської області.

Енергію постнатального розвитку молодняка визначали за алгоритмом Броді-Шмальгаузена (Шмальгаузен И.И., 1935).

Імуногенетичні дослідження базувалися на тестуванні за еритроцитарними антигенами племінного поголів'я коней України. Еритроцитарні антигени визначали у відділі генетичних основ селекції Інституту розведення і генетики тварин УААН за серологічними тестами (Гопка М.В., Пінчук В.О., Зуєва Н.В., 2007). Аналіз генетичної структури популяцій коней проведено за алелями системи D груп крові. Узагальнення матеріалів імуногенетичного тестування коней для характеристики порід проведено з М.В. Гопкою у спільних публікаціях. Характеристика порід коней в дисертаційній роботі пов'язана з екологічною оцінкою біорізноманітності коней як елементу стійкості тваринної компоненти агроекосистем.

Дослідженнями охоплено поголів'я коней 10 порід з 21 господарства України. Визначали генну частоту алелiв груп крові, q_і (Рябоконь Ю.А., Сахацкий Н.И., Кутнюк П.И. и др., 1996), коефiцiєнт гомозиготностi, Ca (Robertson A.A, 1953), ступінь гомозиготності, H та показник реалізації гомозиготності, W (Стоянов Р.О., Осадча Л.В., 2001). Імуногенетичні профілі будували за допомогою комп'ютерної програми MS Office Excel.

Автор висловлює щиру подяку М.В. Гопці та Н.П. Платоновій за надання для досліджень зразків крові та інформаційних матеріалів за результатами тестування окремих порід коней.

Продукти ампліфікації розділяли методом електрофорезу в 5% агарозному гелі з бромистим етидієм та візуалізацією під УФ-променями (Маниатис Т. и др, 1984). У лунки гелю вносили по 5 мкл ампліфікату. Розмір ампліфікованих фрагментів визначали за допомогою ДНК маркера ультранизького діапазону - O`GeneRyler^tm. ДНК виділяли з лейкоцитів периферійної крові коней з використанням комерційного набору ДНК-сорб-Б.

Для біометричної обробки експериментальних даних використовували комп'ютерну програму Microsoft Excel 2010. До аналізу включали дані в межах M±3у. Біометричну обробку метеорологічних даних проводили за загальноприйнятими методиками (Лапина С.Н. и др, 2003). Статистичну достовірність розходжень між групами оцінювали за допомогою критерію Стьюдента (Рокицкий П.Ф., 1973). Картограми будували за допомогою комп'ютерної програми MapInfo Professional 10.

З метою оцінки стану та тенденцій розвитку племінних ресурсів в конярстві України досліджено динаміку змін поголів'я порід та розраховано індекс біорізноманітності племінних ресурсів конярства за період 2002-2008 рр.

Спостерігається зростання загальної чисельності коней на 12,9% на фоні скорочення числа порід. Найвищі та у коней української верхової породи, відповідно - 39,0% і 175,2%. В результаті, найвищий індекс різноманітності - 68,3. Найнижчий індекс різноманітності у шетлендських поні - 0,7.

Негативна динаміка розвитку на основі індексів різноманітності порід коней за досліджений період, спостерігається у російської рисистої (-18,2%), чистокровної верхової (-19,5) і новоолександрівської ваговозної (-43,8%) порід.

Питома вага порід у загальному індексі біорізноманітності племінних ресурсів конярства України (130,3) складає: українська верхова порода (52,4%), орловська рисиста (15,7), російська рисиста (10,1), чистокровна верхова (5,8), торійська (5,7), новоолександрівська ваговозна (3,2), гуцульська (3,0), інші породи (4,1%).

Таким чином, динаміка розвитку окремих порід коней за останні роки суттєво не змінилася, за виключенням новоолександрівської ваговозної породи, яка умовно витісняється торійською, враховуючи їх однаковий напрям використання. Спостерігається інтенсивне зростання поголів'я вітчизняної малочисельної гуцульської породи, що пов'язано з державною підтримкою цієї породи коней.

Виявлено, що генофонд порід коней України має певну залежність стосовно рівня різноманітності в різних природно-кліматичних зонах та розміщення окремих порід у просторі.

На основі даної залежності ми розділили породи коней на 4 класи: 1) породи широкого ареалу, що розповсюджені по всіх природно-кліматичних зонах України (українська верхова, новоолександрівська ваговозна і орловська рисиста); 2) міжзональні породи, яких розводять тільки у зонах Полісся, Лісостепу, Північного та Центрального Степу (російська рисиста, тракененська, торійська); 3) зональні породи, розповсюджені тільки у зоні Степу (будьонівська, чистокровна верхова); 4) локальні породи - поголів'я зосереджено у певному регіоні (вестфальська, шетлендські поні). Серед локальних можна виділити аборигенні породи - гуцульські коні.

Велика чисельність, внутріпородна мінливість та високий генетичний потенціал порід широкого ареалу та міжзональних порід дають змогу успішно вести їх вдосконалення. Слід зазначити, що зональні і локальні породи, відмінно пристосовані до місцевих умов і, незважаючи на свою нечисленність, не втратили значення і в сучасних умовах розвитку тваринництва. Маючи такі цінні якості, як витривалість, добра пристосованість до зони розведення, тварини цих порід є цінним матеріалом для селекціонера, зайнятого вдосконаленням заводських міжзональних порід. Локальні породи відносять до «запасу генів» для селекційної роботи.

Загалом, племінні ресурси коней наявні в 25 областях України. Найбільше коней розміщено у регіонах Північного та Центрального Степу - 3084 голів і Лісостепу - 2776 голів. За період 2002-2008 рр. поголів'я у цих зонах зросло відповідно на 24,2 і 6,2%. В зонах Пд. Степу, Карпатах та Криму спостерігається скорочення числа порід коней з 9 до 5 та зниження кількості суб'єктів племінної справи.

За ареалом та індексом біорізноманітності до основних порід коней в Україні належать: українська і чистокровна верхові, російська і орловська рисисті, новоолександрівська ваговозна.

Для оцінки племінної структури галузі конярства, що опинилася в умовах радіоактивного забруднення, було досліджено кількість суб'єктів племінної справи та породний склад коней України (рис. 2). Впродовж 2002-2008 рр. з виявлених нами 17-ти господарств, одне знаходилося у зоні посиленого радіоекологічного контролю (Рівненська область, Володимирецький район), інші - у зоні періодичного радіоекологічного контролю. На картограмі в чисельнику показано кількість господарств у 2002, в знаменнику - у 2008 рр.

Спостерігається скорочення кількості суб'єктів племінної справи різної спеціалізації по всіх досліджених регіонах окрім Вінницької області - з 16 до 12. Водночас, загальна кількість кінних господарств в Україні збільшилась з 114 до 134. Відповідно, знижується чисельність та різноманітність порід коней за напрямками використання, зокрема новоолександрівської ваговозної, української верхової, тракененської та латвійської запряжної.

Одним з факторів, що зумовлюють вищеописані процеси, може бути низька відтворна здатність коней. Низький вихід лошат у радіоактивно найзабрудненіших зонах, порівняно з середнім значенням по Україні, спостерігався у коней російської рисистої, тракененської, новоолександрівської ваговозної і латвійської порід. Хоча, якщо характеризувати окремі регіони, то не все виглядає так однозначно. Наприклад, як це не парадоксально, але у найбільш радіоактивно забрудненій Рівненській області (новоолександрівська ваговозна порода) середній вихід лошат за 2003-2008 рр. становив 81% проти 62 по Україні, у Тернопільській і Черкаській областях (українська верхова порода) відповідно 82 і 70 порівняно з контролем (65%).

На основі отриманих результатів можна зробити припущення, що по відношенню до коней радіація є значним стрес-фактором, який негативно впливає на відтворювальну здатність більшості порід коней України і є однією з причин скорочення їх кількості у досліджених радіоактивно забруднених регіонах. З іншого боку, в деяких регіонах країни у популяціях коней новоолександрівської ваговозної та української верхової порід, підтверджуються думки вчених (Барабой В.А., 1991), що в межах малих доз радіації, можливі ефекти стимулювання фізіологічних функцій організму (гормезис) і про високий адаптаційний потенціал порід коней широкого ареалу.

Аналіз прояву хвороб у коней за останні 10 років свідчить, що виникнення деяких з них - сказу, лептоспірозу та параскарозу, обумовлено зв'язком між збудником хвороби і змінами екологічного стану регіонів України. Наприклад, прояв захворювання сказом залишається в країні без тенденцій до керованості, незважаючи на роботу зі щепленню диких тварин. Всебічно оцінюючи відомі факти, можна констатувати, що недооцінка природоохоронних заходів запобігання зменшенню площ лісів та дій, спрямованих проти природних біогеоценозів, порушення ієрархії тварин, призводить до домінування одних видів над іншими та виникнення стійкої природньої ніші для збереження збудника сказу (Загороднюк І., Коробченко М., 2007). В середньому, кількість хворих на сказ тварин коливається в областях за рік від 0,2 до 4,2%. Проте, якщо у Вінницькій, Київській, Одеській, Тернопільскій та Харківській областях за 2002-2008 рр. сказ реєструвався у коней 1-2 рази, то в інших - практично щороку (рис. 3). Найбільше випадків сказу зафіксовано у Чернігівській, Миколаївській та Херсонській областях.

До хвороб, пов'язаних з використанням або вживанням неякісної води та не дотримання санітарних норм належить лептоспіроз. Загалом за 2003-2008 рр. хворобу зафіксовано в 16 регіонах України. Зокрема, найбільше захворіло коней в 2005 р. у Миколаївській області - 27%, Рівненській - 26, Херсонській - 16% та 2008 р. - у Харківській (14%) та Київській (18%) областях. Причинами розповсюдження хвороби є гідромеліоративні роботи у неблагополучних районах, забруднення природних водоймищ стоками з тваринних господарств, забруднення кормів і питної води та порушення санітарно-гігієнічних умов при утримані коней.

Екологічні причини поширення має і параскароз. Кількість випадків захворювання параскарозом у коней значно збільшується. Загалом впродовж 2003-2008 рр. хворобу зафіксовано в 10-ти регіонах України, щорічна кількість яких зросла з 1 до 7. Найбільшу кількість хворих тварин (понад 35%) зафіксовано у Івано-Франківській та Черкаській областях. Оптимальними умовами для розвитку збудника параскарозу вважаються північно-західні регіони з вологим кліматом та болотистим ґрунтом. Водночас з 2004 по 2008 рр. хвороба поширилася й на півдні України - у Миколаївській області та Автономній Республіці Крим, де кількість хворих коней коливалася від 5 до 35%. Ці факти свідчать про зміну природно-кліматичних умов в цих регіонах, що обумовило розширення ареалу збудника з пристосуванням до паразитування у нових екологічних умовах.

Під впливом несприятливих факторів навколишнього середовища, в тому числі і рівня іонізуючого випромінювання, знижується резистентність організму тварин до захворювань. Аналіз хвороб різного походження у коней за 1999-2008 рр., дає змогу стверджувати, що найчастіше хворіють тварини на найзабрудненіших радіонуклідами територіях, вочевидь, внаслідок зниження резистентності під дією радіації. Так, кількість захворювань коней вірусними хворобами в радіоактивно забруднених регіонах у різні роки становила 25,0-92,1%; бактеріальними хворобами - в середньому 55; паразитарними - 78,7-100% від загальної кількості хворих тварин по Україні. Випадків грибкових захворювань не виявлено.

Таким чином, на підставі вивчення епізоотологічної ситуації у конярстві встановлено, що поширення та прояв біогеоценотичних патологій у коней України в останні роки суттєво залежать від екологічних чинників - пов'язано з порушенням ієрархії тварин в екосистемах, змінами природно-кліматичних умов та забрудненням агробіотичного середовища.

Згідно досліджень, впродовж останніх років в Україні відбулася швидка зміна породної - з 17 до 11 і, відповідно, генетичної структури генофонду коней. Особливості цих змін залишаються недослідженими, як і регіональна специфіка генофонду конярства. У зв'язку з цим, нижче розглянуто екстер'єрно-конституційні особливості деяких порід і внутріпородних груп коней. Досліджені породи коней мають значну структуризацію щодо регіону розведення за екстер'єрно-конституційними особливостями.

Встановлено, що чим ширший ареал породи, тим різноманітнішу вона має внутріпородну структуру за досліджуваними ознаками. Так, досліджувані породи коней за розмахом промірів статей тіла та рівнем внутріпородних відмінностей популяцій знаходяться в такому порядку: українська верхова, орловська рисиста і чистокровна верхова. При цьому, найнижчий вихід лошат спостерігається у популяціях коней, середнє значення індексів будови тіла яких найвіддаленіше від середнього значення індексів породи, про що свідчать популяції української і чистокровної верхових порід (відповідно Олександрійський та Онуфріївський кінні заводи) та орловської рисистої породи (Лозівський кінний завод). Крім того, досліджені породи мають суттєві розбіжності за рівнем відтворення залежно від регіону розведення. Зокрема, у коней української верхової породи цей показник варіює від 23 до 95%.

Теоретично, ознака тривалості ембріогенезу лошат може свідчити, з одного боку про інтенсивність та відмінності впливу екологічних факторів у різних агроекосистемах на організм матері і плоду, а з іншого - про їх адаптаційні можливості, зокрема, відтворну здатність кобил та інтенсивність пренатального розвитку лошати. Встановлено вірогідні відмінності тривалості ембріогенезу лошат між породами коней.

Частка впливу породного фактора складає 4,4% (з²_x=0,044, p?0,001). За силою впливу на тривалість ембріогенезу лошат різних порід, досліджувані фактори знаходяться у такому порядку: мати (9,4-49,2%, p?0,01), місяць запліднення (2,0-28,7%, р?0,001), батько (6,6-23,9%, р?0,01), рік народження (6,9-14,4%, р?0,1), місяць народження (3,7-12,7%, р?0,01), гетерогенність батьків за групами крові (3,6-9,2%, р?0,1), стать лошат (0,1-1,0%, р?0,01) і масть лошат (0,5-0,6%, р?0,1).

Факт сезонного розмноження коней не узгоджується з сучасною практикою вирощування коней в Україні. Всі коні, що народилися в одному календарному році, офіційно стають на рік старшими з 1 січня наступного року. Оскільки власники хочуть, щоб їх коні мали перевагу у розвитку і силі на змаганнях з іншими кіньми такого ж офіційного віку, вони прагнуть до того, щоб лошата народжувалися раніше. Жеребність у кобил триває 11 міс., тому парувальна кампанія проводиться в період січень-червень. Відразу стає очевидним, що сезон злучок включає місяці (січень-березень), коли фертильність кобил найнижча, і виключає частину періоду (травень - липень) найвищої фертильності. Отже, практика початку реєстрації віку з 1 січня має коштувати галузі втратою плодючості коней.

Результати дослідження показують, що екологічна пластичність порід коней у певних умовах зовнішнього середовища формує регіональні внутріпородні групи. Це виявляється у конституційних, резистентних, фізіологічних особливостях. Однією з таких, зокрема, є тривалість внутріутробного розвитку лошат.

Структурні гени, що контролюють групи крові у коней, належать до числа найбільш поліморфних. Незначна кількість алелів і високе кількісне значення коефіцієнта гомозиготності свідчить про гомогенність і консолідованість генофонду популяції, а велика кількість алелів і відносно невисока гомозиготність - про значний резерв генетичної різноманітності. Так, аналізом генетичної структури системи D груп крові 10 порід коней виявлено 9 алелів та встановлено, що за числом алелів найвищою різноманітністю алелофонду характеризується аборигенна гуцульська порода (C_a = 0,159), а найбідніший алелофонд - у шетлендських поні (C_a = 0,323), що пов'язано з нечисленністю популяції, обмеженою кількістю плідників та застосуванням у розведенні поні тісного інбридингу.

Відмінність генетичних процесів у популяціях сільськогосподарських тварин від природних панміктичних популяцій відображається на генетичній структурі за алелями і генотипами маркерних локусів, нейтральних до дії добору. Коли селекційна робота з масивом тварин базується на гетерогенних підборах і використанні великої кількості генетично різнорідних плідників, фактична гомозиготність ймовірно буде нижча за теоретичну, Н<Са і W<1, як у популяції тракененської породи. Якщо селекцію спрямовано на консолідацію генофонду і насичення його спадковим матеріалом невеликої кількості плідників або масиву генетично споріднених плідників упродовж багатьох поколінь, виникатиме тенденція до перевищення фактичної гомозиготності популяції над теоретично очікуваною, тобто Н>Са і W>1, як у популяціях всіх інших досліджених порід коней.

Тому, розгалужена генеалогічна структура, велика кількість популяцій та поголів'я зумовлюють зниження консолідованості популяції і збільшення генетичної різноманітності порід коней.

З метою оцінки регіональної різноманітності за групами крові коней проаналізували внутріпородну генетичну диференціацію популяцій коней 5-ти порід з різних регіонів розведення, на прикладі української верхової породи.

Широке розповсюдження зазначених алелів у популяціях коней можна пояснити їх селективним значенням і високою адаптивністю цих генотипів до місцевих умов. Переважаючим у заводських популяціях коней є вплив штучного добору, природний добір теж має місце і пов'язаний з різною стресостійкістю тварин, що слід враховувати. За доволі високої та тривалої контрастності впливів несприятливих абіотичних і біотичних чинників на коней у різних агроекосистемах, генетичну структуру популяції за групами крові поряд з конституційними особливостями коней, доцільно вважати маркером адаптаційної здатності тварин щодо певних екологічних умов існування.

Збереження генофонду локальних порід в останні роки розглядається в плані виконання основних задач конвенції про біологічну різноманітність, що у 1992 році підписали 167 країн і, зокрема Україна. Особливої уваги вимагає гуцульська порода коней, яка відповідно до ФАО відноситься до малочисельних або зникаючих порід. Нині, одним зі шляхів збереження генофонду тварин є утримання їх біологічного матеріалу у генетичних банках біорізноманітності, що набувають великого значення для підтримання, вивчення структури й функціональної активності геному тварин. З цією метою проведено дослідження генетичної структури гуцульських коней за ДНК-маркерами. В результаті полімеразної ланцюгової реакції з праймерами HMS-03 і HTG-10 виявлено ампліфіковані фрагменти ДНК різного розміру - 50, 150-170 і 20, 25, 83 та більше 300 пар азотистих основ відповідно.

Отже, гуцульська порода коней потребує детального вивчення її генофонду з використанням ДНК-технологій відповідно до міжнародних стандартів, що дасть змогу зберегти або відновити породу в майбутньому.

Для оцінки адаптаційних процесів на індивідуальному, молекулярному рівні, досліджено фактичний розподіл альтернативних алелів D-системи груп крові плідників у генотипах нащадків, який часто не відповідає теоретичному (співвідношення 1:1), що пов'язують з різною селективною цінністю алелів груп крові. Так, аналізом підборів батьківських пар коней з різним рівнем гетерогенності за алелями D-системи груп крові, у першій групі виявлено 6 з 7-ми потомків, що успадкували алель D^dk жеребця Дінара (D^bcm/dk). У другій групі співвідношення потомків з алелями D^dk і D^bcm було 1:1, хоча більшість генотипів кобил - 5 з 7-ми з алелем D^bcm. Кількість гомозиготних генотипів серед потомків становила 2 з 8-ми можливих.

У цьому контексті заслуговує на увагу те, що у разі гетерогенних підборів, селективне переважання того чи іншого алеля плідників серед генотипів потомства може бути пов'язано зі зчепленням генів груп крові з іншими, корисними в цих умовах навколишнього середовища.

Зокрема, нащадки жеребців Гімна (D^dfk/dk) і Дінара (D^bcm/dk), що успадкували переважаючий алель D^dk характеризуються довшою тривалістю ембріогенезу відповідно 329,9 і 342,0 дня, порівняно з 325,0 і 340,0 дня з елімінуючими алелями D^bcm і D^dfk. За інтенсивністю постнатального розвитку тенденція зберігається, лошата з різними алелями груп крові відрізняються за кривою росту різних частин тіла, особливо обхвату грудей і п'ястка. У цілому, лошата з алелем D^bcm відносно пізньостиглі - відстають у рості до 1,5-річного віку, вирівнюються до 30-місячного віку.

Продемонстровано, що відхилення фактичного розподілу альтернативних алелів D-системи груп крові жеребців-плідників від теоретичного, зумовлено природнім добором на користь підтримання гетерозиготності генотипів нащадків при гомогенних підборах батьківських пар та супроводжується різною тривалістю ембріогенезу і особливостями постнатального розвитку лошат.

Отже, на основі результатів виконаної роботи можна зробити такі висновки.



ВИСНОВКИ

На основі проведеної порівняльної екологічної, генетичної, зоотехнічної та ветеринарної оцінки племінних ресурсів конярства України сформована система еколого-генетичного моніторингу для вивчення взаємодії «організму і середовища» за сучасних екологічних умов.

1. Нині в Україні - зонах Пд. Степу, Карпатах та Криму спостерігається скорочення поголів'я коней та чисельності порід, наслідком чого, є зменшення генетичної різноманітності і втрата унікального генофонду, який був сформований на місцевих рівнях.

2. На підставі статистичного аналізу в регіонах України, де проводиться дозиметрична паспортизація населених пунктів (2002-2008 рр.), відмічається тенденція підвищеної захворюваності коней та низького виходу лошат, що супроводжується скороченням кількості господарств, чисельності та різноманітності порід різних напрямків використання.

3. Встановлено, що поширення біогеоценотичних патологій у коней України - сказу, лептоспірозу та параскарозу останніми роками, пов'язані з порушенням ієрархії тварин в екосистемах, змінами природно-кліматичних умов та забрудненням агробіотичного середовища.

4. На підставі панорамної оцінки популяцій коней різних порід окремих регіонів України за екстер'єрно-конституційними показниками, виявлено характерні риси в будові тіла, відтворній здатності та тривалості ембріогенезу лошат. Для оптимального відтворення племінних коней, як тварин з сезонним циклом розмноження, суттєве значення має врахування цієї особливості при плануванні парувальної кампанії.

5. Генетичний поліморфізм, зокрема поліморфізм еритроцитарних антигенів є об'єктивним критерієм генетичної мінливості коней різних порід України, як основи їх екологічної пластичності та збереження цінних племінних ресурсів місцевих популяцій.

6. У формуванні генетичної структури популяцій коней за групами крові, визначальним фактором є генотип плідників, який використовують для цілеспрямованої селекції в тих чи інших екологічних умовах. Водночас, ефективність господарського використання плідників визначає відповідну частку їх генетичного внеску в створення адаптивного потенціалу наступних поколінь.

7. Експериментально підтверджено, що спадковий розподіл алелів груп крові у потомстві плідників пов'язаний з природним (презиготичним) добором на користь підтримання гетерозиготності генотипів нащадків при гомогенних підборах батьківських пар. Встановлені факти супроводжуються появою відмінностей в пре- і постнатальному розвитку лошат залежно від успадкованих феногруп факторів крові.

Рекомендації виробництву та впровадження

1. При плануванні розведення коней необхідно враховувати, що рівень радіаційного забруднення регіонів негативно впливає на їх відтворну здатність та резистентність.

2. Для оцінювання впливу екологічних умов господарств на фізіологічний статус коней та, в цілому, негативних екологічних процесів в аграрних та природних екосистемах, рекомендовано використовувати ветеринарну статистику біогеоценотичних хвороб тварин.

3. Для успішного вирощування коней й оцінювання адаптивних можливостей порід в різноманітних природно-кліматичних умовах, необхідно враховувати, що на екстер'єрно-конституційні особливості коней (рівень відтворення та тривалість плодоношення) істотно впливають екологічні фактори. Оптимальним періодом парувальної кампанії в Україні є квітень-червень.

4. Для ефективної цілеспрямованої селекції коней в різних екологічних умовах слід враховувати імуногенетичну складову генотипу плідників як частку їх генетичного внеску у створення адаптивного потенціалу наступних поколінь.

Одержані результати досліджень, висновки, пропозиції використано при розробленні «Методичних рекомендацій із застосування генетичних маркерів у конярстві» та методичних вказівок «Виділення ДНК і створення генетичного банку даних для контролю біорізноманіття порід коней». Матеріали використовують для проведення лекційних і практичних занять на факультеті технології виробництва і переробки продукції тваринництва з дисципліни «Конярство» у Національному університеті біоресурсів та природокористування України.



СПИСОК ПРАЦЬ, ОПУБЛІКОВАНИХ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Гопка М.В. Імуногенетична оцінка генофонду коней України / М.В. Гопка, В.О. Пінчук // Тваринництво України. - №2. - 2007. - С. 75-77 (проведення аглютинаційного тесту проб крові української і чистокровної верхових порід коней та шетлендських поні, генетико-статистична обробка та кластерний аналіз матеріалів імуногенетичного тестування досліджуваних 9 порід коней, написання тексту статті та висновків).

2. Пінчук В.О. Оцінка генетичної різноманітності коней за групами крові та ISSR-маркерами / В.О. Пінчук, К.В. Копилов // Науковий вісник ЛНАВМ ім. С. З. Ґжицького. - том. 9, №2 (33), ч. 3, 2007. - С. 63-69 (проведення імуногенетичних досліджень, участь у написанні тексту, кластерний аналіз, оформлення статті).

3. Пінчук В.О. Сучасні тенденції розвитку конярства у радіоактивно забруднених зонах України / В.О. Пінчук // Агроекологічний журнал. - №2. - 2009. - С. 104-106.

4. Пінчук В.О. Сучасний стан та збереження біорізноманіття порід коней України / В.О. Пінчук //Агроекологічний журнал. - №1. - 2009. - С. 53-57.

5. Пінчук В.О. Вплив еколого-кліматичних умов на захворюваність коней в регіонах України / В.О. Пінчук, В.В. Герман // Агроекологічний журнал. - червень. - 2009. - С. 256-260 (збір первинних матеріалів, аналіз експериментальних даних, участь у написанні тексту, оформлення статті).

6. Гопка М.В. Иммуногенетическая экспертиза в коневодстве Украины / М.В. Гопка, В.А. Пинчук // Научные проблемы производства продукции животноводства и улучшения её качества. Сборник научных работ. - Брянск: Издательство Брянской ГСХА, 2004.- С. 31-34 (участь у обговоренні результатів експеримента, формування висновків, оформлення статті).

7. Пінчук В.О. Аналіз рисистих порід коней за імуногенетичними маркерами та мастю / В.О. Пінчук // Матеріали III конференції молодих учених та аспірантів Інституту розведення і генетики тварин УААН. - Чубинське, 17 травня 2005 року - К.: Аграрна наука. - 2005. - С. 48-50.

8. Пінчук В.О. Характеристика популяцій чистокровної та української верхових порід коней за комплексом ознак / В.О. Пінчук // Матеріали IV конференції молодих учених та аспірантів Інституту розведення і генетики тварин УААН. - Чубинське, 7 червня 2006 року - К.: Аграрна наука. - 2006. - С. 64-65.

9. Пінчук В.О. Оцінка генетичної різноманітності коней за групами крові та ISSR-маркерами / В.О. Пінчук // Матеріали V конференції молодих учених та аспірантів Інституту розведення і генетики тварин УААН. - Чубинське, 24 квітня 2007 року. - К.: Аграрна наука, 2007. - С. 80-82.

10. Пінчук В.О. Актуальні проблеми збереження генофонду коней України / В.О. Пінчук // Матеріали II Міжнародної конференції «Біологія: від молекули до біосфери». - Харків, 19-21 листопада 2007 року. - Х.: Планета-Принт, 2007. - С. 153-154.

11. Пінчук В.О. Еколого-генетичний моніторинг племінних ресурсів коней України / В.О. Пінчук // Матеріали IV Всеукраїнської наукової конференції молодих учених «Екологічні проблеми сільськогосподарського виробництва». - Сколе, 1-4 червня 2010 року. - К.: Діа, 2010. - С. 276-278.

12. Гопка М.В. Методичні рекомендації із застосування генетичних маркерів в конярстві / М.В. Гопка, В.О. Пінчук, Н.В. Зуєва; за ред. Б.Є. Подоби. - Чубинське, 2007. - 40 (написання розділів 1, 2.1., 2.3. та приймав безпосередню участь у підготовці розділу 4.1. рекомендацій).

13. Пінчук В.О. Виділення ДНК і створення генетичного банку даних для контролю біорізноманіття порід коней. Методичні вказівки / В.О. Пінчук, М.В. Гопка, О.В. Тертична; за ред. В.В. Германа. - Київ, 2008. - 17 с (безпосередня участь у розробці та підготовці вказівок, отримання та аналіз експериментальних даних).

Размещено на Allbest.ru

...