Министерство сельского хозяйства
ВГСХА
Кафедра частной зоотехнии
Биологический факультет
Курсовая работа
На тему: "Группы крови и трансплантация эмбрионов"
Киров 2010
Содержание
Введение
1. Группы крови как основа селекционного процесса
1.1 Группы крови крупного рогатого скота и тестирование типов крови
1.2 Использование групп крови для определения линий и пород
1.3 Практическая реализация иммуногенетического мониторинга в племенном молочном скотоводстве
1.4 Использование групп крови в борьбе различными наследственными заболеваниями
1.5 Иммуногенетический контроль как метод повышения эффективности племенного учета
2. Биотехнология как один из способов повышения уровня селекционно-племенной работы
2. 1 Преимущества трансплантации эмбрионов в воспроизводстве и селекции
2. 2 Технология пересадки эмбрионов
Заключение
Список литературы
Введение
Продуктивность сельскохозяйственных животных зависит не только от уровня кормления, содержания, но и от генетического потенциала организма Повышение генетического потенциала продуктивности животных невозможно без знания генотипа и его точной и надежной оценки. Именно генотип определяет племенные качества сельскохозяйственных животных, так как они обусловливаются комплексом наследованных генов.
Для оценки генотипа животных привлекаются различные методы, оказавшиеся возможными благодаря развитию популяционной, биохимической, цитогенетической и иммунологической генетики. В отечественной и зарубежной литературе достаточно данных относительно надежного привлечения генетических маркеров крови в оценке генотипа особей. Выявление маркеров крови животных позволяет раскрыть механизм наследования генотипа родителей, а также аллелей родоначальников по поколениям потомков и разработать более совершенные подходы в управлении селекционным процессом. В этом плане большое внимание уделяется выбору производителей при закреплении за тем или иным стадом, линией, семейством. Знание генотипа по группам крови производителей и маток позволит целенаправленно вести спаривание особей с целью закрепления ценных племенных качеств в потомстве, а также накапливать в стаде те генотипы, которые положительно сочетаются с хозяйственно-полезными признаками. В процессе селекции животных в каждом племенном хозяйстве формируется свой генофонд и определенные генотипы по группам крови, характеризующие стадо. Рядом исследователей высказаны рекомендации в отношении необходимости сохранения определенного генофонда в стаде, поскольку он связан с более высокой продуктивностью. [7]
1. Иммуногенетика как основа селекционного процесса
1.1 Группы крови сельскохозяйственных животных
В последнее десятилетие важное место в интерьерных исследованиях заняло изучение групп крови и других полиморфных систем крови (а также молока) животных. Начало учению о группах крови было положено врачами-медиками, еще в прошлом столетии заметившими, что при переливании крови одного человека другому иногда происходит агглютинация (склеивание) эритроцитов, приводящая к тяжелым осложнениям и даже смерти больного. В начале XX века ученые установили, что это явление зависит от наличия в сыворотке крови особых веществ белкового характера — антител.
Дальнейшее изучение этого вопроса привело к возникновению науки иммунологии. С 1910 г. начали проводить изучение иммунологических явлений у крупного рогатого скота и у сельскохозяйственных животных других видов.Учение о группах крови сводится в кратком изложении к следующему. Когда в кровь животного попадают чужеродные (то есть не свойственные данному животному) белки или иные высокомолекулярные соединения, то для их обезвреживания организм вырабатывает специфические защитные антитела.
Вещества же, вызывающие образование антител, принято называть антигенами. У сельскохозяйственных животных наиболее хорошо изучены антигены (или так называемые факторы крови), расположенные в оболочках эритроцитов, а также вырабатываемые против них антитела. Несмотря на то, что химический состав антигенов и антител исследован еще недостаточно, взаимодействие между ними изучено весьма детально. Оно протекает чаще всего в виде реакций гемолиза и агглютинации. Если смешать в пробирке эритроциты одного животного с сывороткой крови другого животного, в которой имеется одно или несколько антител против антигенов, находящихся в этих эритроцитах, то при соответствующих условиях антитело свяжется с антигеном, что вызовет разрушение оболочек эритроцитов. Произойдет гемолиз, то есть выход гемоглобина из разрушенных эритроцитов в сыворотку крови, вследствие чего она окрасится в интенсивно красный цвет. Такая реакция называется гемолитическим тестом (гемолитической пробой).
Для протекания гемолиза необходимы определенная температура (20—26°) и присутствие в пробирке комплемента — вещества не выявленного пока состава, содержащегося в большом количестве в сыворотке крови кроликов и морских свинок. Гемолиз является основным типом реакции между антителами и антигенами у крупного рогатого скота и овец. Взаимодействие антигена и антитела может приводить также к агглютинации (склеиванию) эритроцитов. Реакция агглютинации применяется при исследовании групп крови у лошадей, свиней, кроликов и кур. Во всех случаях важнейшим свойством антител является их специфичность. Антитело всегда реагирует только со "своим" антигеном, против которого оно выработано, и не реагирует ни с какими другими антигенами; то же можно сказать и об антигене. Такая высокая специфичность и дает возможность проводить анализ групп крови с большой точностью.
Антитела делятся на естественные и иммунные. Естественные антитела содержатся в крови животных (а также человека) с самого рождения или образуются в течение короткого периода после рождения и присутствуют в организме большей частью в течение всей его жизни. К этой группе принадлежит несколько антител крупного рогатого скота, лошадей и свиней.
Естественные антитела встречаются далеко не у всех животных данного вида, они немногочисленны и поэтому играют в учении о группах крови весьма ограниченную роль. Гораздо большее значение имеют иммунные антитела, которые удается получать посредством иммунизации животных, то есть введения эритроцитов одних животных (доноров) в кровяное русло или в мускулы других животных (реципиентов). После нескольких инъекций в сыворотке крови реципиента появляются иммунные антитела, выработанные организмом против соответствующих антигенов донора. Конечно, антитела образуются только против тех антигенов, которых нет в эритроцитах самого реципиента. Антигены донора, имеющиеся и у реципиента, не являются для последнего "чужими" веществами, и поэтому против них не вырабатываются антитела. Донор и реципиент лишь в редких случаях отличаются друг от друга каким-либо одним антигеном. В большинстве случаев в эритроцитах донора имеется несколько антигенов, которых нет у реципиента. Вследствие этого в организме реципиента вырабатывается не одно антитело, а несколько, против всех "чужих" антигенов, и сыворотка его крови дает гемолитическую реакцию не с одним антигеном, а с несколькими. Такая сыворотка называется сырой сывороткой, и для анализа групп крови она непригодна. С целью удаления ненужных антител ее подвергают абсорбции, то есть последовательно смешивают с эритроцитами, содержащими соответствующие антигены, которые связываются с этими антителами (гемолиза при этом не происходит, так как к сыворотке не добавляют комплемент). После такой обработки в сыворотке остается антитело только против одного фактора крови. Такая сыворотка называется специфической антисывороткой и является чувствительным реагентом, с помощью которого в эритроцитах любого животного данного вида (а иногда и других видов) можно обнаружить наличие соответствующего антигена. Специфические сыворотки можно хранить в замороженном или высушенном виде в течение длительного времени.
До настоящего времени в эритроцитах крупного рогатого скота выявлено около 100 факторов крови, которые обозначаются большими буквами латинского алфавита. Когда алфавит был исчерпан, стали обозначать факторы буквами с апострофом или штрихом (например, А') или цифрами (Х2, Х3). Большинство этих факторов было открыто посредством иммунизации животных. У лошадей было найдено 8 антигенов, у свиней—30, у овец—26, у кур —60. При изучении наследования групп крови установлена важная закономерность: потомки могут иметь только такие факторы крови, которые есть хотя бы у одного из его родителей; если у потомка имеется хотя бы один фактор, которого нет ни у отца, ни у матери, это означает, что происхождение данного животного установлено по записям неверно. К этому нужно еще добавить, что у потомка совершенно не обязательно должны быть все факторы, имеющиеся у родителей; если родители являются гетерозиготными по каким-либо из факторов, эти антигены потомок может и не унаследовать. Если бы потомки наследовали все антигены родителей, то у всех особей данного вида имелся бы полный набор факторов крови и иммуногенетический анализ происхождения животных был бы невозможен. Указанная закономерность и лежит в основе проверки происхождения животных путем анализа групп крови. У потомка и его предполагаемых родителей берут небольшое количество крови (по 10 мл), отделяют при помощи центрифугирования эритроциты, готовят 2%-ную суспензию в физиологическом растворе производят определение имеющихся в эритроцитах антигенов. Для этого каплю суспензии эритроцитов смешивают в отдельных пробирках с двумя каплями каждой специфической сыворотки и каплей комплемента. Наличие гемолиза в пробирке свидетельствует о том, что в эритроцитах имеется этот антиген; если гемолиза нет, то эритроциты данного антигена не содержат. После окончания анализа сравнивают наборы факторов крови потомка и его родителей и делают тот или иной вывод о происхождении животного. В настоящее время на многих зарубежных станциях искусственного осеменения используют быков, происхождение которых проверено путем анализа группы крови. Если вспомнить, что от быка получают за год несколько тысяч потомков и что ошибки в племенных записях о происхождении быков могут привести к большим ошибкам в племенной работе, становится очевидной важность такой проверки.
Наследование факторов крови у каждого вида животных контролируется несколькими генами. Большинство факторов крови наследуется по типу аллеломорфных признаков: наличие в хромосомах различных аллелей обусловливает наследование тех или иных антигенов. При этом факторы крови могут наследоваться как поодиночке, так и целыми группами или комплексами, включающими от 2 до 8 антигенов каждая. Так, например, передается по наследству как обособленная единица группа факторов BO1QT1 дающая гемолитическую реакцию со специфическими сыворотками: анти-В, анти-Q1, анти-Q и анти-Т1. Такие, наследуемые как одно целое, факторы получили название групп крови. Группа крови может состоять из одного или нескольких факторов. Отсюда следует, что в иммунологии сельскохозяйственных животных понятие группы крови несколько отличается от привычного для нас понятия, принятого в медицине.
Каждый ген (точнее, группа аллелей, находящихся в определенном локусе определенной хромосомы) управляет наследованием одной системы крови, включающей от одного до нескольких десятков факторов крови, которые, как уже было сказано, могут образовывать комплексы или группы. У крупного рогатого скота выявлено 12 систем крови. Наиболее простые системы: J, L, N и Z; каждая из них состоит из одного фактора крови. Генотипически эти системы могут быть представлены в виде трех возможных комбинаций: животные-гомозиготы, имеющие в каждой из парных хромосом ген данного фактора (например, L/L); гетерозиготы с наличием гена в одной хромосоме и при отсутствии его в другой (обозначение L/—) и, наконец, животные, у которых данный ген полностью отсутствует (—/—). По существу к таким системам можно отнести и систему М, состоящую из двух подгрупп — М1 и М2. Система Z интересна в том отношении, что разработаны специфические антисыворотки, которые позволяют различить животных гомозиготных по фактору Z (Z/Z) и гетерозиготных (Z/—). Система FV состоит из двух факторов, которые могут встречаться в комбинациях F/F, F/V, V/V. Из двух факторов состоит также система R'S'. Система А включает в себя четыре фактора, система SU — пять. Гораздо более сложной является система С, состоящая из десяти антигенов, комбинации которых могут составлять 35 групп крови. Самая сложная система — это система В, включающая свыше 40 антигенов, которые могут образовать около 300 групп крови; каждая из них содержит от 1 до 8 факторов (например, BGK, BO2Y2, D'). Определение групп крови, входящих в систему В и С, дает больше всего данных для племенного анализа и при установлении происхождения животных. Наличие многочисленных групп крови создает возможность для образования огромного числа комбинаций аллелей, вследствие чего животные, у которых группы крови совершенно одинаковы, практически не встречаются. Исключение составляют лишь однояйцевые двойни, имеющие одинаковый тип крови (то есть совокупность всех групп крови). В литературе принято обозначать ген соответствующей группы крови большой буквой системы с обозначением аллеля, написанным рядом сверху. Например, аллель группы крови BO1YoD' системы В обозначается как BBOlY2D. Некоторые факторы систем крови представлены в таблице 1.
Таблица 1
| Система групп крови | Антиген |
| А | A1 A2 Z |
| F | F V |
| L | L |
| N | N |
| J | J |
| Z | Z |
У овец установлено 7 систем крови, у свиней— 16, у лошадей — 8, у кур — 14. Поскольку учение о группах крови животных еще очень молодо, исследователи продолжают открывать новые антигены и системы крови. Работа по изучению и практическому применению групп крови возможна только в условиях хорошо оборудованной лаборатории, при достаточно большом количестве животных (взрослых или молодых) для иммунизации и получения специфических сывороток. У иммунизированных животных приходится брать много крови (4—5 л) для приготовления сывороток, поэтому с этой целью ценных маток и производителей стараются не использовать. Накопление знаний о группах крови и других полиморфных системах привело к возникновению новой науки — иммуногенетики, данные которой все шире используются при разведении животных. Уже говорилось об уточнении происхождения животных путем анализа групп крови. Такое уточнение возможно и для животных, потерявших свой номер (конечно, если типы их крови были определены еще до потери). Анализ групп крови дает возможность отличить однояйцевые (монозиготные) двойни, образовавшиеся из одной оплодотворенной яйцеклетки, от дизиготных однополых двоен. Во время эмбрионального развития разнополых двоен иногда устанавливаются связи (анастомозы) между их кровеносными системами. При этом в организм телочки попадает вместе с кровью бычка мужской половой гормон, вследствие чего нарушается нормальное развитие ее половых органов. По группам крови можно в самом раннем возрасте выявить таких телок — фримартинов и не планировать их использование для размножения. [8]
1.2 Использование групп крови в происхождении линий и пород
Весьма перспективно применение групп крови при анализе происхождения отдельных стад, линий и целых пород скота. Исследования Л. Рендела (1958) и других ученых выявили значительные межпородные различия в группах крови крупного рогатого скота. Поскольку факторы крови (антигены) стойко передаются от родителей к потомкам, изучение групп крови должно сыграть в племенном деле важную роль, помогая установить происхождение пород и отдельных групп животных и взаимоотношения между ними. Так, после анализа групп крови у чешского красно-пестрого скота И. Матоушек пришел к выводу, что в образовании этого скота участвовали многие породы. И. Р. Гиллер (1970) в результате изучения групп крови у симментальского скота в племенных заводах "Тростянец" и "Терезино" выявил довольно значительные различия между этими стадами по распространенности некоторых аллелей системы В. Чрезвычайно интересной является идея о возможности связи наследования групп крови и других полиморфных признаков с наследованием продуктивных свойств животных, например жирномолочности. Правда, гены, контролирующие наследование групп крови, по-видимому, не оказывают прямого влияния на развитие тех или иных признаков продуктивности. Но эти гены могут находиться в одних и тех же хромосомах с генами, определяющими продуктивность животных. В этом случае те или иные группы крови могут служить "генетическими маркерами", сигнализирующими о наличии у данного животного генов высокой жирномолочности или других генов, непосредственно связанных с продуктивными свойствами животных. Поскольку группы крови можно определить сразу же после рождения животного, то можно предполагать, что по ним смогут предсказывать его будущую продуктивность. Успешное решение этого вопроса привело бы к "революции" в племенной работе. Имеется довольно много сообщений о связи между отдельными группами крови (а также другими полиморфными признаками) и некоторыми признаками продуктивности животных. Однако далеко не всегда опубликованные данные потверждаются при повторении исследований в других стадах и группах животных. Весьма обнадеживающими являются исследования И. Р. Гиллера (1970), который определил группы крови знаменитой коровы Воротки 5992 (племенной завод "Тростянец"), уникальной по жирности молока (6,04%). Оказалось, что потомки. Воротки, унаследовавшие от нее высокую жирномолочность, одновременно унаследовали и аллель OiTG'K' системы В. Те же потомки Воротки, у которых этот аллель отсутствовал, не имели и столь высокой жирномолочности. Конечно, эти данные еще требуют проверки на других животных, но они, во всяком случае, вселяют надежду на успешное разрешение данной проблемы. На основании приведенного исследования значительно повысилась вероятность устанавливать генетическое сходство между родителями и детьми не статистическими приемами ("доли крови", генетическое сходство по формуле С. Райта), а по проценту повторений группы крови родителя у потомка. Такое генетическое сходство не между группами с большой численностью животных, а между индивидуумами было бы очень ценным при работе с линиями и семействами племенных животных для анализа сочетаемости, кроссов и скрещивания. [8]
1.3 Тестирование групп крови
Первые иммуногенетические исследования сельскохозяйственных животных были осуществлены Эрлихом и Монгенротом в 1900 г., обнаружившими индивидуальные особенности крови коз; значительный прогресс в этой области был достигнут в 40-50 годах нашего столетия, когда впервые были получены антитела к ряду антигенов эритроцитов.
Антигены расположены на поверхности эритроцитов и имеют строго определенную пространственную структуру; по химической природе это гликопротеиды и гликолипиды.
У крупного рогатого скота на сегодняшний день выявлено свыше 80 антигенных факторов, составляющих 12 систем групп крови. При таком количестве антигенных факторов возможно бесчисленное множество их сочетаний, поэтому исключается существование животных, имеющих одинаковый тип крови. Набор антигенных факторов на поверхности эритроцитов индивидуален для каждого животного и в течение жизни не меняется. Антигенные факторы передаются по наследству, поэтому у потомков могут быть только те антигены, которые есть у его родителей. Установлено, что ряд антигенов наследуется независимо друг от друга, а часть антигенов образуют группы сцепления. Двенадцать систем групп крови контролируются 12 локусами разных хромосом. В пределах каждой системы, - группы крови наследуются как простые признаки. В каждом локусе представлены два аллеля: один от отца, - второй от матери, которые наследуются кодоминантно. Кодоминантность — (от лат. со с, вместе и доминантность), участие обоих аллелей в определении признака у гетерозиготной особи. [9]
При определении достоверности происхождения потомства принят следующий порядок оформления данных анализа: в бланк "типы крови КРС", сначала вписывают тип крови отца, строкой ниже - матери, следом тип крови потомка. Чтобы определить генотип потомка необходимо установить аллели, унаследованные потомком от отца и матери по всем генетическим системам групп крови.
Определение достоверности происхождения потомства основано на принципе исключения, т.е. потомок не должен иметь факторов крови отсутствующих у его родителей. Если у потомка выявляются аллели, отсутствующие у родителей в одной или нескольких системах, отрицается достоверность его происхождения. Отцовство отрицается, если у потомка обнаруживаются аллели, отсутствующие у отца, материнство - если отсутствуют одна или несколько материнских аллелей (феногрупп).
Животных, достоверность которых не подтвердилась в ходе анализа исключают из числа племенных. [9]
1.4 Практическая реализация иммуногенетического мониторинга в племенном молочном скотоводстве
Иммуногенетика открывает возможности управления селекционным процессом на основе генетических маркеров. Рассмотрим некоторые аспекты практической реализации иммуногенетического мониторинга в племенном молочном скотоводстве.
Чистопородное разведение:
- характеристика генофонда и генетической структуры стада или породы;
- определение достоверности происхождения потомков;
- определение селекционной и генетической дифференциации групп животных;
- определение коэфф
- ранний прогноз возникновения инбредной депрессии;
- подбор родительских пар на основе генетических маркеров.
Межпородное скрещивание:
- прогнозирование гетерозисного эффекта;
- определение генетического расстояния между породами;
- определение в каждом конкретном случае истинных помесей и генетический возврат к исходным родительским породам при разведении помесей "в себе";
- определение истинной степени кровности, т.е. долю участия генотипов каждого из родителей в потомке в каждом конкретном случае. [9]
1.5 Использование групп крови в борьбе с различными наследственными заболеваниями
В последние годы несколько принижена роль иммуногенетики, и в частности, групп крови, но это пока единственные генетические маркеры, которые широко используются и, видимо, еще долгие годы будут использоваться в селекционной практике. Одна из наиболее плодотворных сфер приложения данных иммуногенетики в животноводстве – контроль достоверности происхождения племенных животных. В настоящее время во всех странах мира в с развитым животноводством введена обязательная проверка достоверности происхождения племенных животных по генетическим маркерам крови. Эффективность установления достоверности происхождения по группам крови зависит от числа реагентов, чем их больше, тем процент достоверности выше. В США эффективность установления достоверности происхождения по группам крови составляет 98%. В Германии, Франции, Финляндии, Дании, Швеции, Норвегии и др. странах эффективность установления достоверности происхождения – 95-97%.
При типировании животных по группам крови после семейного анализа определяем у них генотип, который позволяет не только устанавливать происхождение потомков, но и следить за направленностью селекционных процессов в популяции. Группы крови в организме не являются нейтральными, а вовлечены во многие физиологические процессы, в том числе связаны и с генами, контролирующими хозяйственно-полезные признаки. Эти связи обусловлены сцеплением, локусы групп крови в результате внутрихромосомных перестроек входят в ассоциацию селекционируемых генов, адекватно отражая все происходящие в популяции изменения. Например, у крупного рогатого скота М-локус групп крови сцеплен с группой генов, контролирующих молочную продуктивность. В настоящее время почти все известные локусы групп крови крупного рогатого скота картированы.Картирование – определение локуса для специфического биологическогопризнака. Все они расположены на разных хромосомах в сцепленных группах локусов, каждая их которых контролирует в организме определенные жизненно важные признаки. Что касается перспектив использования групп крови в селекции животных на повышение устойчивости к заболеваниям, то результаты исследований показывают , что группы крови тоже связаны со многими заболеваниями. В частности, у крупного рогатого скота установлено сцепление Bola-комплекса с М-системой групп крови. Ген М’ М –локуса групп крови находится в блоке генов Bola-комплекс, контролирующих чувствительность к маститам.
В России рост заболеваемости превышает рост продуктивности. Бичом являются лейкоз, мастит, гинекологические заболевания. Селекционным методом оздоровить популяцию нельзя, так как наследуемость устойчивости к заболеваниям очень низкая. С помощью генетического маркера, ассоциированного с определенным заболеванием, можно повысить устойчивость только к данному заболеванию, для чего из стада необходимо выбраковать 20-25% животных с геном предраположенности к данному заболеванию. К другим заболеваниям животные будут восприимчивы. [7]
1.6 Иммуногенетический контроль как метод повышения эффективности племенного учета
Иммуногенетика — молодой раздел науки о наследственности и изменчивости животных. Большинство иммуногенетических лабораторий проводят исследования, направленные на производство реагентов, их идентификацию, открытие и определение принадлежности новых антигенов к генетическим системам, изучение их специфики, закономерностей синтеза антител против разных антигенов.
Группы крови животных определяют путем постановки реакций гемолиза эритроцитов проверяемых образцов с моноспецифическими сыворотками-реагентами, которые выявляют соответствующие эритроцитарные антигены. Производство реагентов — сложный процесс, связанный с изоиммунизацией и анализом выработанных антител. Полученные в иммуногенетических лабораториях антигены проходят специальную проверку в сравнительных испытаниях, которые систематически проводит Международное общество по изучению групп крови животных. Благодаря идентификации реагентов результаты тестирования всех лабораторий отличаются лишь набором использованных реагентов.
Совокупность комбинаций разных генетических систем создает строго индивидуальный тип крови. Это обеспечивает дифференциацию всех особей в пределах популяции, стада, линии и позволяет идентифицировать каждую из них.
Доказано строгое наследование группы крови. Животное может иметь только тот антиген, который был хотя бы у одного из родителей. В свою очередь оно способно передать потомству антигены, содержащиеся в его эритроцитах. Набор антигенов не изменяется в течение всего периода постэмбрионального развития. Это имеет большое значение, так как дает возможность установить соответствие характеристик животного данным племенного свидетельства.
Методика проверки достоверности происхождения предусматривает генетический анализ групп крови животного и его родителей. При этом учитывают, что в каждом локусе группы крови потомок наследует один аллель от отца, другой — от матери, поэтому у него не может быть группы крови, которой не имел ни один из родителей.
В нашей стране первые проверки соответствия записей о происхождении результатам иммуногенетического анализа провел П.Ф. Сороков, который определил неправильную регистрацию данных у четверти изученных животных.
Основные причины ошибок в племенном свидетельстве — недосмотр обслуживающего персонала и биологические особенности размножения животных. Чаще всего неточности в родословной появляются из-за путаницы при получении, расфасовке, криоконсервации и хранении спермы или ее подмены при осеменении. Бывает, что путают и телят из-за зарастания ушного номера или потери метки, ошибочной записи в журнале регистрации приплода. При повторном осеменении спермой других быков менее чем через 21 день после первого, когда точно установить отца невозможно, им считают быка, семя которого использовали при втором осеменении.
Задача иммуногенетического контроля заключается не только в том, чтобы зафиксировать ошибки в записях о происхождении, он должен еще и способствовать налаживанию племенного учета. [4]
2. Биотехнология как один из способов повышения уровня селекционно-племенной работы
2.1 Преимущества технологии трансплантации эмбрионов в воспроизводстве и селекции
Селекционно-племенная работа в животноводстве вековая. Плоды ее складываются десятилетиями, поскольку молочная продуктивность и откормочные качества животных передаются по наследству. В современных условиях работа зоотехников-селекционеров весьма сложна и ответственна. В настоящее время в нашей стране вполне достаточно хозяйств, готовых к внедрению современных технологий ускоренного воспроизводства коров, породный и генетический потенциал которых составляет 7000 кг и более за лактацию. Биотехнология в воспроизводстве и селекции крупного рогатого скота имеет особое значение, поскольку этот вид животных относится к одноплодным видам млекопитающих, в то время как в яичниках коровы содержатся сотни тысяч несозревших яйцеклеток – ооцитов, представляющих огромный генетический резерв. К тому же процесс репродукции у коров характеризуются большой длительностью.
К современным биотехнологическим методам воспроизводства крупного рогатого скота относятся технология искусственного осеменения коров, глубокое замораживание спермы, технология трансплантация эмбрионов главные преимущества которой заключаются, во-первых, в появлении возможности регулирования многоплодия и повышении интенсивности отбора ремонтного молодняка; во-вторых, появляется возможность ускоренно размножать высокопродуктивных животных, включая донорское стадо коров, которые непосредственно обладают признаком молочной продуктивности. Точность прогнозирования наследственной обусловленности молочности матери значительно повышается, если оценивается по молочности 25-35 дочерей, а не по 2-3, как это делается. По мнению некоторых руководителей АПК и хозяйств, эта технология не приемлема в молочном скотоводстве страны, поскольку мы не располагаем донорскими стадами. Однако в генетическом потенциале молочного скотоводства Московской, Ленинградской, Мурманской, Вологодской и Владимирской областей сомневаться не приходиться. Средняя продуктивность коров этих регионов составляет 5412, 6249, 6453, 4221, 4365 тыс. кг молока. Эти показатели свидетельствуют о том, что проблем с коровами-донорами нет. Однако банки эмбрионов коров в хозяйствах этих регионов еще не созданы. [5]
Современные экономические условия диктуют необходимость идентификации селекционной работы по совершенствованию племенных и продуктивных качеств животных. Это, в свою очередь требует повышения эффективности метода искусственного и более широкого использования трансплантации эмбрионов, успех которой сводится к повышению их выживаемости. Как, известно, причины пренатальных потерь обусловленных нарушением генетических, иммунных, эндокринных взаимоотношений в системе самка – зародыш, а также патологическими изменениями гениталий, связанными с различного рода заболеваниями. [2]
2.2 Технология пересадки эмбрионов
Среди основных преимуществ технологии трансплантации эмбрионов – возможность регулировать многоплодие, то есть получать от 100 коров не менее 75 телят, а до 150 ежегодно. Интенсивность отбора ремонтного молодняка значительно повышается, позволяя ускоренно размножать высокопродуктивных животных, из которых формируется донорское стадо. В результате, регулируется породность получаемого приплода. При этом здоровых, но малопродуктивных коров можно использовать в качестве суррогатных матерей.
Отбор доноров. В большинстве случаев в качестве коров-доноров отбирают матерей потенциальных племенных быков. Благодаря этому обеспечивается высокий селекционный дифференциал. Оценка и отбор коров-доноров, выделенных в группу матерей быков, проводят в два этапа. На первом этапе племенная ценность донора оценивается по главным признакам молочного скота - по уровню молочной продукции и жирномолочности. На втором этапе, когда отобраны доноры с высокой племенной ценностью по главным признакам, число признаков в зависимости от цели селекции расширяется. К ним относят форму вымени и сосков, свойства молокоотдачи, резистентность, крепость костяка и копыт, тип и воспроизводительные качества.
Нужно иметь в виду, что оценка коровы-донора по родословной и собственной продуктивности является не окончательной, так как в этом случае не учитывается эффект расщепления и рекомбинации генов. Поэтому окончательно оценивать корову-донора можно только при получении и оценке ее потомства.
Для оценки воспроизводительных способностей коров, отобранных в качестве потенциальных доноров, необходимо анализировать такие параметры как оплодотворяемость от первого осеменения и индекс осеменения. При правильной технике осеменения и своевременном определении половой охоты оплодотворяемость коров от первого осеменения должна составлять в среднем 60%.
У коров-доноров при всех отелах должны отсутствовать осложнения (мертворождаемость, задержание последа, послеродовые заболевания половых органов).
Через 15-20 суток после отела ветеринарный специалист методом ректальной пальпации контролирует у потенциальной коровы-донора состояние половых органов, чтобы исключить такие нарушения воспроизводительной функции как киста яичника, гипофункция, воспаление яичниковой связки, эндометриты.
Суперовуляция. Важным звеном в современной биотехнологии трансплантации эмбрионов крупного рогатого скота является гормональное вызывание суперовуляции у коров-доноров. В группу доноров переводят только тех коров, которые положительно реагируют на введение гормонов. Для стимуляции множественной овуляции используют гонадотропин СЖК в сочетании с простагландинами и другими биологически активными веществами. Этот способ, как показывает практика, позволяет вызвать суперовуляцию примерно у 70% коров.
Осеменение коров-доноров. Племенной подбор быков-производителей и коров-доноров осуществляется по заказному или целевому спариванию родителей. В его основе должен лежать принцип индивидуального подбора в соответствии с селекционной программой совершенствования существующих или создания новых пород, типов и линий.
Требования к оценке оплодотворяющей способности спермы быков, предназначенной для осеменения коров-доноров, должна быть значительно выше, чем при оплодотворении остальных коров. Для повышения оплодотворяемости доноров и выхода эмбрионов, наряду с использованием высококачественной спермы, необходимо определить сроки половой охоты для своевременного проведения искусственного осеменения. Как правило, коров с гормонально вызванной половой охотой осеменяют дважды: первый раз при начале появления половой охоты и второй - через 12-24 часа.
В нашей стране коров-доноров искусственно осеменяют дважды в день с интервалом 10-12 часов каждый раз двумя-тремя дозами замороженной спермы.
Так как при суперовуляции повышается число овулировавших яйцеклеток, в каждой дозе спермы должно быть не менее 50 млн подвижных спермиев.
День, в который проводится искусственное осеменение коровы-донора, считается датой оплодотворения. С этого дня начинается отсчет развития эмбрионов in vitro до их извлечения.
Извлечение и оценка эмбрионов.
Эффективность метода трансплантации во многом определяется способом извлечения эмбрионов. Оплодотворенные яйцеклетки от суперовулированных коров-доноров могут быть извлечены тремя способами: после убоя коровы- донора; хирургическим; нехирургическим.
Извлечение эмбриона после убоя коровы-донора. Самым простым и надежным способом извлечения эмбрионов является убой коровы-донора. Этот способ практиковался только на первых этапах освоения метода трансплантации. В настоящее время из-за потери генетически ценной коровы-донора он не используется.
Извлечение эмбриона хирургическим способом. Важным моментом, обеспечивающим эффективность извлечения эмбрионов, является определение стадии их развития и места положения в поовых путях коровы-донора. Для трансплантации рекомендуется использовать бластоцисты, поэтому эмбрионы извлекают между 7-8-ми сутками после первого искусственного осеменения. Имеется несколько способов хирургического извлечения эмбрионов:
- разрез верхнего свода влагалища, лапаротомия по белой линии живота и лапаротомия в области голодной ямки. Хирургический способ извлечения эмбрионов является трудоемким, дорогостоящим и, что особенно важно, им нельзя пользоваться многократно. В настоящее время хирургический способ извлечения применяется в редких случаях, главным образом в научных целях;
-извлечение эмбрионов нехирургическим способом. Основное преимущество нехирургического способа извлечения эмбрионов заключается в простоте манипуляций. Для этого не требуется специального операционного помещения. Вымывание повторяют 5-8 раз. Основную часть эмбрионов извлекают в первых трех-четырех смывах. Промывание в обоих рогах матки, включая введение катетеров, продолжается 20-50 минут. За это время можно извлечь более 50% эмбрионов, находящихся на стадии морулы или бластоцисты.
После вымывания эмбрионов в матку вводят раствор антибиотика с целью антисептики.
После извлечения и оценки на жизнеспособность эмбрионы переносят в питательные среды с температурой 37 градусов. Большинство сред, в которых культивируют и хранят эмбрионы, включают растворы солей, аминокислоты с бикарбонатным ионом как буферным агентом, обеспечивающим pH в пределах 7.2- 7.6. Проведенные исследования показали, что продолжительность культивирования без потери биологических качеств эмбрионов возможна до 95 часов.
Пересадка эмбрионов реципиентам. В качестве реципиента отбирают гинекологически здоровых коров после двух-трех нормальных половых циклов. Для отбора реципиентов основным показателем является отсутствие гинекологических отклонений, а продуктивные, племенные и породные качества большой роли не играют. Вместе с тем, у реципиентов с плохой упитанностью, низкой оплодотворяемостью после первого осеменения, могут плохо приживаться эмбрионы. В среднем на каждого донора отбирают 5-6 реципиентов. Большинство специалистов считает, что в качестве реципиентов наиболее пригодны полновозрастные телки с хорошими племенными кондициями.
Основным условием хорошего приживления эмбрионов служит синхронность проявления половой охоты у доноров и реципиентов. Разница во времени в проявлении половой охоты не должна превышать 24 ч, оптимальные же результаты получаются при разнице не более 12 часов.
При современном уровне техники трансплантации рекомендуется пересаживать эмбрионы сразу после их извлечения из рогов матки донора и оценки.
Для установления стельности у коров-реципиентов используют несколько методов: визуальный; по уровню прогестерона в крови или молоке; клинический, главным образом путем ректальной пальпации.
Важным звеном селекционно-племенной работы является достоверность установления истинного происхождения телят, полученных при трансплантации эмбрионов от генетически ценных родителей. Истинное происхождение можно установить по группам крови и типам белков крови. Пробу крови берут у теленка в возрасте от 4 недель до 4 месяцев.[3]
Криоконсервация эмбрионов. Эффективность трансплантации эмбрионов крупного рогатого скота во многом определяется условиями хранения зигот. Самым эффективным и перспективным методом консервации эмбрионов является их глубокое заморахивание (криоконсервация) в жидком азоте при температуре -196 градусов. Разработка метода долговременного хранения криоконсервированных эмбрионов значительно расширяет возможности трансплантации. По прогнозу специалистов, криоконсервированные эмбрионы могут храниться десятки и сотни лет. [3]
Заключение
Трансплантация голштинских эмбрионов превратит любое стадо в коров с чистопородным приплодом, сделав экономически и зоотехнически рациональным приобретение высокопродуктивных нетелей за рубежом. За счет внедрения перспективного метода российкое молочное скотоводство могло бы сделать огромный рывок вперед.
Приходиться сожалеть, что современная технология, с помощью которой страна может добиться продовольственной безопасности, останется без внимания ученых и управленцев. Работы по созданию банка эмбрионов начали вестись несколько лет назад в Подмосковье, куда из Канады были завезены эмбрионы от коров с 14-тысячной молочной продуктивностью. Но работа была приостановлена на полпути. В 90-е годы 20 века в госплемзаводе "Россия" Челябинской области действовала лаборатория по получению и трансплантации эмбрионов от высокопродуктивных коров черно-пестрой породы, в том числе от Россиянки 72, давшей по 5-й лактации более 18 тыс. кг молока. В донорское стада включили 196 животных с удоями не ниже 7 тыс. кг. На 100 коров хозяйство получило более 110 телят. Дальнейшему проведению работ помешала перестройка.
Практически в любом регионе 30-50% коров дойного стада без ущерба для своего здоровья могут обеспечить эмбриональное развитие двух телят за одну стельность.
Сегодня трансплантации эмбрионов нет альтернативы. Только следуя по этому пути, наша страна станет молочной державой и создаст конкурентноспособное животноводство. [1]
Обеспечение населения страны качественными продуктами питания: мясом, молоком, маслом, птицей, яйцом и другими видами невозможно без увеличения продуктивности сельскохозяйственных животных. Для этого, наряду с созданием надежной кормовой базы и прогрессивной технологии содержания животных необходимо использовать совершенные методы племенной работы при создании высокопродуктивных стад, типов, пород животных, устойчивых к различным заболеваниям, стрессам и пригодных к машинному доению.
На современном этапе животноводство нуждается в разработке новых методов совершенствования сельскохозяйственных животных, подъеме на качественно новый уровень селекционно-племенной работы.
Совершенствование методов селекции животных немыслимо без привлечения достижений биологических наук, в частности иммуногенетики.
Использование иммуногенетического анализа в селекционной работе обеспечивает контроль правильности записи происхождения племенного молодняка, оценку производителей по качеству потомков, породную дифференциацию животных, уровень гетерогенности и сходства отдельных стад, селекционных групп и многое другое.[7]
Список литературы
1. Абрамян А., Никитина З., Кондратьев А. Перспективный метод получения высокопродуктивного скота. Главный зоотехник, 2007-№5.с.12-15.-4
2. Губин С., Тарадайник Т, Лебедев В. Применение биологически активных веществ при искусственном осеменении и трансплантации эмбрионов. Молочное и мясное скотоводство, 2006-№6.с. 36-38.-1
3. Завертяев Б. П. Биотехнология в воспроизводстве и селекции крупного рогатого скота. Л. "Агропромиздат", 1989.7
4. Лебедько Е., Данилкив Э. Генетические маркеры в селекции скота. Агрорынок, 2009. С 26-5
5. Никитина З., Никитин А., Никитин К. Трансплантация эмбрионов – перспективный путь селекции скота. Молочное и мясное скотоводство, 2006-№2.с.11-13.-2
6. Сердюк Г.Н., Каталупов А.Г. Группы крови сельскохозяйственных животных и эффективность их использования в селекции. Зоотехния, 2008-№8.с.8-11. -3
7. http://www.kgau.ru/distance/resources/saturina/lab13.html