Параметры отбора коров в целях совершенствования продуктивных качеств стада

531

Отечественный опыт

Цель исследования – разработать методы совершенствования продуктивных качеств крупного рогатого скота черно-пестрой породы на основе анализа селекционно-генетических параметров стада.

Материалы и методы исследования

Исследования проводили в Учебно-опытном хозяйстве ГАУ Северного Зауралья. В качестве объекта исследований были взяты коровы чёрно-пёстрой породы (n=323). Для характеристики молочной продуктивности коров и их живой массы использовали данные из ИАС «Селэкс». Определены селекционно-генетические параметры стада: коэффициент вариации, среднее квадратическое отклонение, средняя величина признака, ошибка репрезентативности средней, наследуемость и повторяемость. Расчеты произведены по методике Н. А. Плохинского.

В анализируемом стаде чёрно-пёстрой породы были проведены исследования микросателлитной ДНК по 15 локусам. В качестве биологического материала для выделения ДНК использовали образцы стабильной крови коров (n=56). Набор маркеров для анализа включал 15 микросателлитов – BM 1818, BM 1824, BM 2113, CSRM60, CSSM66, ETH3, ETH10, ETH 225, ILST 6, INRA23, SPS 115, TGLA 53, TGLA 122, TGLA126, TGLA227. Исследования проведены в Центре геномных технологий ФГБОУ ВО «ГАУ Северного Зауралья», г. Тюмень. На подконтрольных животных были выданы генетические паспорта.

Результаты исследований и их обсуждение

По степени изменчивости признаков можно судить о разнообразии особей в популяции, а, следовательно, и о возможности проведения отбора. В таблице 1 представлены показатели, характеризующие молочную продуктивность коров и ее изменчивость за 2015 и 2020 годы.

За анализируемый период времени молочная продуктивность полновозрастных коров за 305 дней лактации снизилась на 427 кг (Р≥0,99), массовая доля жира на 0,11% (Р≥0,999), а содержание белка, при этом, повысилось на 0,02% (Р≥0,95), живая масса увеличилась в среднем на 17 кг (Р≥0,999). Вариабельность показателей удоя и живой массы незначительно снизилась, а качественных характеристик молока – увеличилась. Таким образом, изменчивость показателей продуктивности невысокая и находится в рамках селекционных допущений. Если судить о селекционных возможностях отбора, то следует отметить, что достаточное разнообразие удоя дает возможность для дальнейшей успешной селекции по этому признаку. В то же время низкая изменчивость массовой доли белка может создать опре-деленные трудности в плане улучшения данного признака. Поэтому для дальнейшего повышения белковомолочности необходимо использование ценных генотипов быков-производителей, которые являются носителями В-аллеля каппа-казеина и стойко передают свои качества потомству.

Эффективность отбора по любому селекционному признаку во многом определяется его повторяемостью.Величина коэффициента повторяемости указывает на надежность оценки, чем он выше, тем эффективнее отбор по данному признаку и зависит от стабильности условий использования и конституциональной крепости животных. Коэффициенты повторяемости рассчитаны на поголовье животных одного возраста, для снижения ошибки. Первая группа – коровы начали лактировать в 2014-2016 году, вторая – в 2016-2017 году. Возраст коров – 4 и 3 законченные лактации по группам соответственно. Повторяемость показателей молочной продуктивности представлена в таблице 2.

В первой группе наблюдается высокая повторяемость почти во всех анализируемых позициях, что позволяет проводить отбор по продуктивным качествам уже в первую лактацию. Во второй группе коэффициенты повторяемости позволяют прогнозировать продуктивность по удою и массовой доле жира в молоке вплоть до третьей лактации, а вот по массовой доле белка только до второй лактации. По мере удаления одной лактации от другой, во всех группах величины коэффициентов повторяемости снижаются, что вызвано неоднородностью условий из года в год, а также возрастными изменениями животных.

В целом величина повторяемости свидетельствует об эффективности отбора коров по всем показателям продуктивности в раннем возрасте.

Все хозяйственно-полезные признаки в той или иной степени генетически связаны между собой, и между ними имеют место сложные зависимости. Изучение сопряженности селекционных признаков позволяет при отборе усиливать действие положительных качеств, ослабляя нежелательные, но при этом вести селекцию по меньшему числу признаков, что намного проще. И в этом случае значительно ускоряются темпы генетического совершенствования стада. В племенной работе с молочным скотом очень большое значение имеет взаимосвязь между удоем, содержанием жира и белка. Характер колебаний этих связей обусловлен генетическими особенностями животных каждого стада и комплексом факторов внешней среды. С помощью отбора можно изменить взаимосвязи между признаками в желательном направлении.

В таблице 3 представлены результаты расчета коэффициента корреляции, полученные при математической обработке показателей продуктивности первотёлок.

В результате выявлена отрицательная умеренная связь массовой доли жира с удоем за 305 дней лактации (-0,308; Р>0,999). Следовательно, при отборе первотёлок только по удою возможно снижение жирномолочности в следующих поколениях. Между удоем и массовой долей белка сформировалась тенденция отрицательной слабой зависимости, а именно, рост удоя сопровождается незначительным снижением белковомолочности.

Выявлена слабая положительная связь между массовой долей белка и массовой долей жира в удое за 305 дней лактации (0,255; Р>0,999), при этом наблюдается смена направления связи по сравнению с предыдущим пятилетним периодом. То есть повышение жирномолочности ведет к повышению белковомолочности. Отсюда следует, что односторонний отбор по массовой доле белка может повысить жирномолочность, и наоборот, отбор по жирномолочности повысит белковомолочность.

Между такими показателями, как удой и выход молочного белка или жира, а также между выходом молочного жира и белка присутствует сильная положительная связь, поэтому отбор по одному из этих показателей может быть эффективным и будет сопровождаться повышением связанных с ним признаков молочной продуктивности.

Результаты расчета корреляции у полновозрастных коров представлены в таблице 4.

Анализируя результаты расчетов, можно отметить во многом аналогичное первотелкам направление корреляционных связей. Исключение составляет связь удоя с массовой долей белка, которая в первую и вторую лактации была положительной. Противоположно коровам 1 лактации у полновозрастных коров сформировалась отрицательная зависимость между массовой долей жира и белка.

При этом остаются высокими и достоверными взаимосвязи между количественными показателями молочной продуктивности, что в целом характерно для молочного скота.

Качество ремонтных тёлок оказывает влияние на их последующую молочную продуктивность. Уровень этого влияния определен посредством расчета коэффициентов корреляции между живой массой молодняка в разном возрасте и его молочной продуктивностью в последующем (таблица 5).

Полученные в результате расчетов данные указывают, что молодняк хорошо развит, так как только при таком развитии живая масса не оказывает влияния на последующие показатели продуктивности. Практически все проанализированные связи очень слабы и недостоверны. Выявлено только два момента, оказывающие воздействие на качественные характеристики молока, а именно: повышение живой массы молодняка в 10 месяцев было отрицательно связано с жирномолочностью (-0,131), в 18 месяцев оказало положительное воздействие на последующую белковомолочность первотёлок. Эти нюансы необходимо учитывать при выращивании ремонтного молодняка.

Взаимосвязь между удоем, с одной стороны, и основными компонентами молока, с другой, влияют на результаты селекции по одному из признаков.Так,отбор в племенное ядро особей с высоким удоем будет способствовать повышению у потомства величины удоя при снижении концентрации жира и повышении белка в молоке. Но практика показывает, что одновременная селекция по двум признакам в течение многих поколений может быть успешной в отношении обоих признаков. Сопряженность продуктивных признаков относительно устойчиво наследуется. Выявляя особей, сочетающих селекционные признаки на высоком уровне, можно закрепить у потомства желательные качества селекционными методами.

Так как животные племенного ядра должны обладать высоким потенциалом продуктивности, то и связи между признаками должны быть положительными. Для изменения направления связи между признаками необходимо установить четкие параметры для отбора и соблюдать их.

Прогресс любого стада зависит от степени унаследования потомством продуктивных качеств коров. По данным продуктивности рассчитаны коэффициенты наследуемости на основе удвоенного коэффициента корреляции между показателями продуктивности матерей и дочерей. Коэффициент наследуемости удоя – 0,266, массовой доли жира – 0,403, массовой доли белка – 0,082.

Характеристика коров племенного ядра по основным показателям продуктивности представлена в таблице 6.

Так, коровы племенного ядра имеют достаточно высокие показатели молочной продуктивности. В анализируемой группе коров наблюдали повышение удоя и достижение его максимума во вторую лактацию и его снижение в третью лактацию. Так, если с первой по вторую лактацию рост удоя составлял 335 кг, или 4,4%, то со второй по третью наблюдали снижение удоя на 110 кг, или 1,4%. На этом фоне заметно снижение жирномолочности к третьей лактации на 0,04% и практически стабильный уровень массовой доли белка – 3,09-3,11%. Коэффициент устойчивости лактации колебался в пределах 90-95%, то есть коровы племенного ядра обладают устойчивой лактационной кривой, что и характерно для высокопродуктивного скота. Обеспокоенность вызывает снижение уровня удоя в третью лактации обычно удои повышаются до 3-5 лактацию, остаются стабильными около двух лактаций, а затем снижаются. Анализируя полученный материал, можно предположить, что понижение удоев связано с повышением доли голштинской породы, которая выдает высокую молочную продуктивность уже ко второй лактации, атак же некоторыми погрешностями в кормовом рационе.

Коэффициенты вариации показателей продуктивности имеют низкие значения, что свидетельствует о довольно небольшом размахе уровня селекционируемых признаков. В целом продуктивные качества коров племенного ядра характеризуются как высокие, что позволит поддерживать их достигнутый уровень.

На основании полученных коэффициентов наследуемости и уровня продуктивности коров племенного ядра можно установить стандарты для отбора коров в производственную группу и рассчитать минимальные требования для отбора первотёлок. Расчеты представлены в таб лице 7.

Таким образом, чтобы повысить эффект селекции, необходимо осуществлять подбор быков за племенным ядром только из числа проверенных по качеству потомства быков-производителей. Количество коров, которые входят в племенное ядро данного предприятия, должно составлять не менее 40% от общего количества коров на предприятии.

Генетический прогресс невозможен без контроля достоверности происхождения, поэтому согласно требованиям к племенному заводу происхождение должно быть подтверждено у всех коров быкопроизводящей группы и ремонтного молодняка на племенную продажу. Данные требования предприятие выполняет в полном объеме. Для контроля происхождения за предыдущие пять использовали иммуногенетический анализ и STR-локусы, применение микросателлитного анализа значительно повысило эффективность контроля.

Проанализировав часть исследованного поголовья по полиморфизму 15 STR-локусов нуклеотидных последовательностей ДНК, установили 116 аллелей, диапазон размеров которых варьировал от 81 до 296 bp. В изучаемых локусах идентифицировано от 5 до 16 аллелей. Среднее число аллелей на локус составляло 7,7 (таблица 8, прикреплена в комментариях).

Чем большим числом аллелей представлена популяция и чем более равномерно они распределены, тем более вариабельным являет ся генетический потенциал популяции. Но чем большим числом аллелей представлен локус, тем более информативными они являются для характеристики популяции. Среднее число информативных аллелей или уровень полиморфности составил 4,7 единиц. Из всех исследованных локусов минимальным значением полиморфности обладали BM1818 и TGLA126 – 2,8 единицы, общее количество локусов с наименьшей, чем в среднем информативностью составляло 9 из 15 локусов. Наибольшей полиморфностью обладали два локуса INRA23 и TGLA 122 – 8,0. В группу локусов с наибольшей, чем в среднем, информативностью вошли INRA 023, TGLA122, TGLA 53, ETH10, ETH3, BM 1818 – от 5,0 до 8,0.Частоты встречаемости аллелей колебались от 0,009 до 0,580. В частности, наибольшей частотой (более 0,400) отличались аллели 266 (BM1818), 102 (CSRM 60), 117 (ETH 3), 294 (ILST6), 248 (SPS 115), 117 (TGLA126).

При генотипировании стада нами определена наблюдаемая и ожидаемая гетерозиготность. Следует отметить, что повышение гетерозиготности в целом играет положительную роль в адаптации организма, а ожидаемая гетерозиготность точнее отражает уровень аллельного разнообразия, что важно при исследовании популяций (таблица 9, прикреплена в комментариях).

Так, высоким уровнем наблюдаемой гетерозиготности характеризовались локусы BM 1818 и ETH3 по 0,800, ETH10 – 0,824, ТGLA 53 – 0,867, TGLA 122 – 0,875, INRA 23 – 0,889, наименьшим BM1824 и TGLA126 – 0,636. В то же время ожидаемая гетерозиготность наибольшей была по локусам TGLA227 – 0,869, TGLA53 – 0,852 и INRA 23 – 0,800, а наименьшей – 0,588 по SРS115 локусу. Средний уровень фактической и ожидаемой гетерозиготности составлял 0,757 и 0,738 соответственно.

Для установления отклонения гетерозиготных генотипов от теоретически ожидаемой рассчитали индекс фиксации, который показывает нехватку при положительном выражении или избыток при отрицательном выражении гетерозигот в популяции. В исследуемом стаде, в среднем наблюдается незначительный избыток гетерозигот (-0,031). Анализируя каждый локус в отдельности, установили, что по большинству из них наблюдается избыток гетерозигот. Недостаток гетерозигот отмечали по шести локусам BM 1824, BM 2113, CSSM66, ETH225, ILST6 и TGLA 227. Таким образом, подконтрольное поголовье чёрно-пёстрой породы характеризуется умеренной степенью гетерозиготности, система случайного скрещивания в стаде преобладает над инбридингом.

Исследования гетерозиготности показывают, что наиболее информативными являются локусы с максимальной ожидаемой полиморфностью, которые могут быть использованы для установления происхождения в стаде – это локусы BM1818, ETH10, ETH3, INRA23, TGLA53, TGLA122.

Итак, аллельный спектр исследуемых локусов крупного рогатого скота учебно-опытного хозяйства имеет отличия от ряда анализируемых стад чёрно-пёстрого скота. По численности аллелей и, следовательно, по разнообразию генотипов и информативности подконтрольное стадо отличается в локусах TGLA53, TGLA122, TGLA227 где идентифицировано от 12 до 16 аллелей.

Генетическую структуру стада коров чёрно-пёстрой породы учебно-опытного хозяйства, основываясь на анализе аллельного спектра локусов, можно считать уникальной, а само стадо – уникальным генетическим продуктом, где на фоне высокой молочной продуктивности сохраняются хорошие репродуктивные качества коров. В связи с этим генофонд стада необходимо сохранить и использовать с целью совершенствования чёрно-пёстрой породы в регионе и за его пределами. Продолжение деятельности учебно-опытного хозяйства как племенного завода позволит приблизить племенное молочное скотоводство Российской Федерации к решению такой важной проблемы как нехватка отечественного племенного материала.

Заключение

Установленные параметры селекционно-генетического отбора позволяют рекомендовать для улучшения продуктивных качеств коров вести подбор быков препотентных по жирномолочности и белковомолочности. Вариабельность удоя позволяет вести селекцию коров на повышение этого показателя. Анализ генетической структуры стада позволил установить его уникальность, а также необходимость сохранения животных этого стада для улучшения продуктивных качеств скота в регионе.

Авторы: