Теоретическое обоснование и практическое использование ДНК генотипирования в селекции свиней 06. 02. 07 разведение, селекция и генетика сельскохозяйственных животных

Экономическую эффективность результатов в опытно-производственных условиях определяли по «Методике определения экономической эффективности использования в сельском хозяйстве результатов научно-исследовательских испытаний, опытно-конструкторских работ, новой техники, изобретений и рационализаторских предложений» (Г.М. Лоза, 1984).

Результаты исследований были обработаны биометрически по стандартным методикам (Н.А. Плохинский, 1970; Е.К. Меркурьева, 1970; Г.Ф. Лакин, 1980) на ПК с применением программы Excel.

3. 
   РЕЗУЛЬТАТЫ СОБСТВЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
   

Анализ банка свиной ДНК показал, что свиньи КБ (рис.2) по гену RYR-1 гомозиготны (NN) стрессустойчивы. У свиней породы ландрас наоборот отмечена самая высокая доля гетерозигот - 27,4%. Свиньи породы дюрок также отличаются высокой гомозиготностью (NN) по гену RYR-1, доля гетерозигот (Nn) составила 2,8%. У свиней ДМ-1 и Й гетерозигот не было, что возможно, связано с исследованием небольшого количества животных. У свиней СМ-1 гетерозиготы встречались в 20% животных.

Наличие гетерозигот у свиней СМ-1×Л и (СМ-1×Л)×Д составило 18,4 и 17,0% соответственно.


Рис. 2. Частота встречаемости NN- и Nn - генотипов у свиней: 1- КБ; 2-Л; 3- Д; 4- Й; 5 - ДМ-1; 6- СМ-1; 7- СМ-1 × Л; 8- СМ₁×Л×Д

По гену ESR у свиней КБ (рис.3) частота встречаемости особей с генотипом ВВ составила 30% , АВ – 55,5%, АА- 14,5%. У свиней Л и Д чаще встречается генотип АА, соответственно 98,7 и 100%, а особей генотипа ВВ не выявлено.

У животных ДМ-1 и Й превалирует генотип ВВ, составивший 60 и 50, АВ – 40 и 16,6, АА – 0 и 33,3% соответственно. У помесей СМ-1×Л и (СМ-1×Л)×Д животные с генотипом АА, составили 75,7 и 72,3%; АВ – 22,4 и 27,6%, ВВ – 1,25%, а у (СМ-1×Л)×Д данный генотип отсутствовал.



Рис. 3. Частота встречаемости ESR - генотипов у свиней: 1- КБ; 2- Л; 3- Д; 4- Й; 5 - ДМ-1; 6- СМ-1; 7- СМ-1 × Л; 8- СМ₁×Л×Д

Из проведенного анализа геномных баз видно, что наиболее мутантными (стрессчувствительными) по гену RYR-1 среди животных являются свиньи Л, а среди помесей СТ СМ-1×Л. По локусу ESR у свиней Л, Д, СТ СМ-1×Л и (СТ СМ-1×Л)×Д предпочтительным оказался генотип АА, у КБ - АВ.

У Nn- маток СТ СМ-1 сохранность поросят (табл.1) в 2-х мес. возрасте при 1-м и 2-м опоросах была ниже гомозиготных (NN) на 2,2 и 5,7%, молочность на 2,8 и 5,5%. КПВК при 1-м опоросе был выше у гомозиготных маток на 1,0 балл, а при 2-м - на 4,9 балла.

При сравнении результатов 2-х опоросов многоплодие, сохранность, масса 1 поросенка при отъеме и КПВК были несколько выше у гомозиготных маток.

У NN- маток СТ СМ-1×Л (табл.1) молочность при 1 и 2 опоросах была на 1,6 кг и 5,5кг (Р>0,95) меньше, чем у Nn – генотипа. Сохранность поросят у гомозиготных и гетерозиготных маток к 2-х мес. возрасту варьировала от 89,1 до 87,2% в пользу гомозигот. Живая масса одного поросенка в 2-мес. возрасте у маток NN- генотипа была на 0,5кг (Р>0,95) больше, чем у маток Nn- генотипа. Мертворожденность при 1 и 2 опоросах была больше на 0,2 и 0,5 поросенка (Р>0,95) у маток Nn - генотипа. Живая масса 1 поросенка в 2-х мес. возрасте была несколько выше (0,2 и 0,5 кг) в пользу потомков гомозиготных маток. КПВК у маток Nn - генотипа был выше при первом опоросе на 5,1, а при втором ниже на 1,4 балла в сравнении с гомозиготами.

По результатам обеих опоросов многоплодие и мертворожденность были выше у маток Nn – генотипа на 0,5 и 0,4гол. Молочность, количество поросят при отъеме, КПВК имели незначительные расхождения в пользу гетерозиготных маток.

Воспроизводительные качества свиноматок, отличающихся генотипом по гену RYR-1 Таблица 1

Сохранность, масса гнезда и 1 поросенка в 2-х мес. возрасте были на 3,4%, 1,4 и 0,4кг больше у гомозиготных маток.

Многоплодие у NN- маток (СТ СМ-1 ×Л) ×Д при первом опоросе было на 2,0 гол. (Р>0,99) меньше, чем у гетерозигот, а при втором опоросе разница была недостоверной (0,8 гол. в пользу гетерозигот). Однако количество мертворожденных поросят у Nn- маток как при первом, так и при втором опоросе было на 2,5 (Р>0,99) и 1,0 гол. больше гомозигот. Молочность, сохранность и живая масса одного поросенка в 2 мес. возрасте, КПВК у маток NN- генотипа при 1-м и 2-м опоросе была на 11,2кг (Р>0,99); 5,3% (Р>0,99); 1,8кг (Р>0,95); 10,2 балла и 6,5кг; 8,6% (Р>0,99); 0,9 кг; 11,9 балла больше, чем у гетерозигот.

По результатам обеих опоросов многоплодие и мертворожденность были выше у маток Nn-генотипа на 1,5 и 1,8гол. Молочность, количество поросят при отъеме, сохранность, масса гнезда и 1поросенка, КПВК были больше на 9кг, 0,5гол, 6,9%, 20,9 и 1,3кг, 10,6 балла у маток NN- генотипа.

При сравнении между собой объединенной выборки маток разных генотипов (табл.1) видно, что многоплодие и мертворожденность были выше у маток с генотипом Nn на 0,6 и 0,8 поросят, это связано с мутацией генов и появлением стрессчувствительных поросят, которые при рождении и в подсосный период погибают.

У NN- маток молочность, количество поросят при отъеме, сохранность, масса гнезда и 1поросенка, КПВК были больше на 3,1кг; 0,2 гол; 7%; 7,4 и 0,6 кг; 3,8 балла.

Из 32 протестированных хряков - производителей СТ СМ-1, ДМ-1,КБ, Д лишь у 2 (табл. 2) был генотип Nn по гену RYR-1, а остальные были гомозиготными (NN). Установлено, что хряки СТ СМ-1 превышали своих аналогов ДМ-1, КБ, Д по объему эякулята на 19,5мл (8,2%), 10,25 (4,0%), 97,17 мл (57,8%), общему количеству сперматозоидов в эякуляте – на 3,18 (7,4%), 1,28 (1,8%), 3,65 млрд. (12,4%), абсолютной выживаемости сперматозоидов– на 59,0 (5,9%), 23,59 (3,2%), 69,37ч (6,9%), относительной выживаемости сперматозоидов у хряков Д на 3,78ч (1,7%) и уступали по относительной выживаемости сперматозоидов хрякам ДМ-1 и КБ на 2,65 (1,2%), 2,29 ч. (1,03%).

Следует отметить, что хряки СТ СМ-1 NN – генотипа превосходят хряков генотипа Nn по объему эякулята на 24,17 мл (10,03%) (Р>0,99), общему числу спермиев в эякуляте – на 1,33 млрд. (4,26%) (Р>0,95), подвижность спермиев – на0,31 балла (3,8%) и абсолютной выживаемости спермиев – на 44,67 ч (4,37%) (Р>0,95).

У NN хряков-производителей оплодотворяемость маток была самой высокой у КБ (96,3%) по сравнению с аналогами СТ СМ-1, ДМ-1, Д на 2,8, 3,6 и 21,9%, мно­гоплодие покрытых маток было также больше у КБ на 0,33 (3,4%), 0,9 (9,8%) и 1,9 гол (23,2%) соответственно.

Рост и развитие поросят в 2-х мес. возрасте было лучше у маток, покрытых хряками ДМ-1. Так, масса 1 поросенка в этом возрасте у них составила 18,8 кг, что на 1,2 (6,8%) (Р>0,95), 0,4 (2,2%) и 2,1кг (11,2%) (Р>0,95) больше чем у аналогов СТ СМ-1, КБ и Д.

Таблица 2

Качество спермопродукции у хряков-производителей разных пород (типов) отличающихся генотипом по гену RYR- 1

Таким образом, в результате внедрения программы маркерной селекции на племенной станции все основные хряки будут иметь желательные генотипы (NN) по гену RYR-1. За счет их использования будет постоянно увеличиваться доля желательных генов в основном стаде. Все это позволит значительно повысить продуктивность свиней, и как следствие увеличить оплодотворяемость маток на 3,8%, а живую массу 1 поросенка в 2мес. на 0,4кг (2,3%).

Количество общего белка и альбуминов у NN хряков-производителей было на 2,24 г/л (Р>0,95) и на 3,05% (Р>0,99) больше, чем у гетерозиготных. Содержание α – и β - глобулинов достоверных различий не имело. Количество γ- глобулинов было на 2,23% выше, чем у NN- животных, что позволяет судить об их более высокой естественной резистентности.

У Nn-хряков активность аминотрансфераз (АлАТ и АсАТ) оказалась достоверно выше. Уровень глюкозы в плазме крови у гетерозиготных животных на 1,04 мМ/л (Р>0,95) выше гомозигот. Уровень мочевины у гомозиготных NN- хряков был на 23,5% (Р>0,95) выше, чем у гетерозигот, а это свидетельствует о превалировании процессов катабо­лизма белка над анаболизмом.

У хряков-производителей Nn- генотипа был отмечен меньший уровень АКТГ на 3,64 пг/мл (Р>0,95) и больший кортизола и адреналина на 22,36 пг/л. (Р>0,99) и 0,36 нмоль/л по сравнению с гомозиготными животными. Повышенное содержание кортизола в крови свиней может привести к синдрому злокачественной гипертермии (ЗГ), так как нервная система координирует деятельность желез внутренней секреции.

Таблица 3

Биохимические показатели крови супоросных и подсосных свиноматок

СТ СМ-1×Л NN- и Nn- генотипов по гену RYR-1`

Показатели	Супоросные свиноматки (вторая половина супоросности)		Подсосные свиноматки (4-й день после опороса).
	NN (n = 14)	Nn (n = 6)	NN (n = 14)	Nn (n = 6)
Общий белок, г/л	75,15 1,34	75,04  1,40	68,01,28	69,01,62
Альбумины, %	25,43  0,38	26,35  0,22	23,600,18	24,400,20
α - глобулины, %	14,38  0,54	13,89  0,40	12,360,87	12,800,72
β- глобулины, %	12,51  0,68	13,04  1,17	10,880,48	11,480,12
γ- глобулины, %	22,83  0,69	21,76  0,41	21,160,34	20,320,42
Мочевина, ммоль/л	16,6 0,76	15,9 1,13	6,2 0,76	5,8 0,76
Щелочная фосфатаза, Е/л	125,242,64	123,432,28	98,641,86	96,361,64
АсАТ, Е/л	0,13 0,014	0,14  0,016	0,15 0,013	0,16  0,016
АлАТ, Е/л	0,18 0,016	0,17  0,05	0,19 0,014	0,18  0,05
Креатинин, мкмоль/л	132,9 4,12	128,2 3,80	77,0 3,06	76,274,42
Глюкоза, ммоль/л	4,450,13	4,850,15	5,350,16	5,620,12
АКТГ, пг/мл	5,60,28	4,80,52	9,60,80	7,90,31
Кортизол, нмоль/л	84,53,82	96,54,24	102,45,28	124,57,60
Адреналин,нг/мл	7,600,28	8,220,24	8,930,24	10,840,31

Динамика биохимических показателей в период супоросности и подсоса у свиноматок отмечена в таблице 3. Так, у подсосных NN- и Nn- свиноматок содержание общего белка в сыворотке крови было на 7,15 (Р>0,99) и 6,04 г/л (Р>0,99) меньше, чем у супоросных. Увеличение количества общего белка у супоросных маток происходит за счет альбуминов и глобулинов. Вероятно, что наступление супоросности у свиноматок характеризуется глубокой перестройкой пластических процессов в организме, что подтверждают колебания в уровне общего белка и его фракций в период супоросности.

Фракция гамма-глобулинов (состоящая из иммуноглобулинов), функционально представляющая собой антитела, обеспечивающие гуморальную иммунную защиту организма от инфекций и чужеродных веществ увеличивается в сыворотке крови свиноматок в течение супоросности. Организм свиноматок готовится к лактационному периоду, когда с молозивом будет выделено большое количество иммунных белков, обеспечивающих в дальнейшем выживаемость потомства и, в конечном результате, сохранность вида. Уровень мочевины в сыворотке крови у гомозиготных и гетерозиготных супоросных маток был в 2,7 и 2,9 раза (Р>0,99) больше, чем у гомозиготных и гетерозиготных подсосных маток. Уровень креатинина у супоросных свиноматок NN- генотипа был выше, на 4,7 мкмоль/л (Р>0,95), чем у маток Nn- генотипа. После опороса количество креатинина у маток NN- генотипа резко уменьшилось на 55,9 (Р>0,999), а у Nn – на 51,93 мкмоль/л (Р>0,999). Повышенное количество мочевины и креатинина у супоросных маток, по всей видимости, вызвано усиленной работой органов выделительной системы в процессе метаболизма белков.

Активность щелочной фосфатазы у гомозиготных и гетерозиготных супоросных маток была выше на 26,6 (Р>0,99) и 27,07 Е/л (Р>0,999), чем в подсосный период, это связано с ее участием в процессе образования костей.

Активность АсАТ и АлАТ в сыворотке крови были выше у гомозиготных и гетерозиготных подсосных маток по АсАТ на 0,02, а АлАТ на 0,01 Е/л., по сравнению с супоросными гомозиготными и гетерозиготными матками. У супоросных гомозиготных и гетерозиготных свиноматок уровень глюкозы был ниже на 0,9 и 0,77 ммоль/л, чем у подсосных свиноматок.

При исследовании гормонов супоросных свиноматок содержание кортизола и адреналина был несколько выше у гетерозиготных (Nn) маток, а АКТГ - у NN. После опороса уровень кортизола и адреналина у подсосных маток Nn- генотипа увеличился на 22,1 нмоль/л (Р>0,999) и 1,91 нг/мл. Большая концентрация кортизола и адреналина у подсосных свиноматок, особенно Nn- генотипа, по сравнению с супоросными, связана, по – видимому, с опоросом, так как роды являются сильным стрессом для организма.

У подсвинков ½ СТ СМ-1 + ½ Л в 4-х и 6 мес. возрасте (табл.4) было выявлено 81% гомозиготных стрессустойчивых животных (NN), 19% - гетерозиготных (Nn) в 4-х мес. возрасте, в 6мес. - 85 и 15% соответственно, животных nn- генотипа выявлено не было.

С возрастом более заметно повышение количества общего белка и альбуминов у гетерозиготных подсвинков; так, в 4-х мес. возрасте на 2г/л и 2,92% (Р>0,95), в 6 мес. возрасте на 4,0г/л (Р>0,95) и 6,22% (Р>0,99) соответственно (табл.4). Альбумины относятся к высокодисперсным белкам крови, которые непосредственно участвуют в синтезе белков мышечной ткани. Содержание γ- глобулинов, как иммунных белков, было больше у гомозиготных подсвинков в 4-х мес. возрасте на 2,81% (Р>0,95), а в 6-и мес. – на 3,85% (Р>0,99).

Активность щелочной фосфатазы у 4-х и 6- мес. подсвинков генотипов NN и Nn внутри группы достоверных различий не имела. Однако уровень щелочной фосфатазы у гомозиготных и гетерозиготных 4-х мес. подсвинков был на 16,5 (Р>0,99) и 16,08 Е/л (Р>0,99) больше, чем у 6-мес. соответственно, это по всей видимости связано с тем, что щелочная фосфатаза участвует в процессах, связанных с ростом костной ткани, поэтому активность ее в сыворотке крови выше у молодняка. Содержание АКТГ у подсвинков Nn- генотипа в 4- и 6- мес. возрасте был ниже на 2,0 и 2,8 пг/мл (Р>0,95), а кортизола и адреналина на 7,1 (Р>0,95) и 5,6 нмоль/л (Р>0,99) и на 0,58 и 0,79 нг/мл выше , чем у сверстников NN – генотипа соответственно.

Таблица 4

Биохимические показатели крови помесных подсвинков 1/2СТ СМ-1+1/2Л различных генотипов по гену RYR-1

Показатели	В 4 мес.		В 6 мес.
	NN- подсвинки (n = 34)	Nn -подсвинки (n = 8)	NN- подсвинки. (n = 33)	Nn- подсвинки (n = 6)
Общий белок, г/л	73,0 1,14	75,0  1,40	72,01,28 **	76,00,62
Альбумины, %	23,43  1,04*	26,35  0,76	24,140,68 **	27,360,44
α - глобулины, %	14,03  0,54	13,89  1,09	13,10,87	12,80,72
β- глобулины, %	13,01  0,68	15,04  0,37	11,390,68	16,40,22
γ- глобулины, %	22,53  0,69	19,72  0,52**	23,370,74	19,321,01**
АсАТ, Е/л	0,13 0,014	0,20  0,016	0,14 0,013	0,20  0,016
АлАТ, Е/л	0,10 0,016	0,41  0,05	0,11 0,014	0,38  0,05
Мочевина, ммоль/л	10,4 0,76	9,0 1,13	11,65 0,76	11,28 0,76
Щелочная фосфатаза, Е/л	110,281,32	108,341,26	93,782,11	92,261,74
Креатинин, мкмоль/л	91,4 1,04	102,2 2,20	106,40 1,54	117,271,64
Глюкоза, ммоль/л	5,350,13	4,850,15*	5,200,14	4,620,12**
АКТГ, пг/мл	5,60,40	3,60,50**	11,20,80	8,40,60**
Кортизол, нмоль/л	74,51,22*	81,61,84	80,71,66**	86,31,62
Адреналин, нг/мл	7,020,14	7,600,18	6,840,21	7,630,14

Р>0,95*; Р>0,99**; Р>0,999***
Это объясняется тем, что нервная система координирует деятельность желез внутренней секреции и вызывает повышенное содержание кортизола в крови стрессчувствительных свиней; при этом наиболее характерные изменения заключаются в усилении секреции передней доли гипофиза (АКТГ), приводящей к усилению функциональной деятельности коры надпочечников, благодаря чему происходит быстрый выброс кортикостероидных гормонов в кровяное русло.

Таким образом, естественная резистентность организма по γ-глобулинам выше у гомозиготных стрессустойчивых хрячков (генотипа NN), а гетерозиготные (Nn) животные более чувствительны к воздействию различных стресс-факторов, что приводит к нарушению функции надпочечников, поэтому они не случайно обладают высоким уровнем кортизола и адреналина. Эти изменения в гормональном статусе подавляют иммунологическую реактивность организма, что может привести к синдрому злокачественной гипертермии (ЗГ). Поэтому целесообразно систематически выявлять и удалять из стада животных, обладающих нежелательными генотипами: nn и Nn.