ГЕНЕТИКА И РАЗВЕДЕНИЕ ЖИВОТНЫХ

Цель: систематизирование и анализ научной информации о фрагментации ДНК сперматозоидов сельскохозяйственных животных и методах ее исследования.

Не так давно был обнаружен один из факторов, негативно влияющих на фертильность самцов-производителей - фрагментация ДНК сперматозоидов. Многочисленными исследованиями установлено, что фрагментация ДНК — это разрыв нитей ДНК на части. По мнению Agarwal A. (2003), фрагментация ДНК сперматозоидов является наиболее частым нарушением ультраструктуры сперматозоидов. По данным Baumber J. с соавт. (2003) определение фрагментации ДНК сперматозоидов в настоящее время является одним из современных методов оценки качества спермы. Многочисленными исследованиями сформирован пул данных о факторах, вызывающих фрагментацию ДНК в сперматозоидах. Так, Baumber J. с соавт. (2003) своих исследованиях указывает на то, что причиной фрагментации ДНК могут быть проблемы с ремоделированием хроматина, апоптозом и окислительными процессами в сперме. Исследованиями, проведенными Абонеевым В. В. с соавтор. (2021) установлено, что при тяжелых формах патозооспермии количество сперматозоидов с фрагментированной ДНК выше, чем при менее выраженных нарушениях сперматогенеза [24]. Появление аномальных и малоподвижных сперматозоидов в эякуляте является одним из косвенных маркеров повышения индекса фрагментации ДНК в сперматозоидах, что негативно отражается на оплодотворяющей способности спермы. В связи с этим исследование фрагментации ДНК сперматозоидов является эффективным диагностическим методом определения фертильности. Учитывая некоторые патофизиологические аспекты, приводящие к фрагментации ДНК, определение индекса данного процесса априори не может быть рутинным. В настоящее время активно используются такие высокоточные методы как TUNEL (terminal deoxynucleotidyl transferase dUTP nick end labeling) – маркировка концов разорванной молекулы, SCSA (Sperm Chromatin Structure Assay) – исследование дисперсии хроматина сперматозоидов, Comet (Single-cell gel electrophoresis assay, Cometassay) – способен выявить разрывы в одиночных клетках, SCD (Sperm Chromatin Dispersion test) – тест на дисперсию хроматина и др.

Цель: установить показатели кардиогемодинамических значений и проанализировать их у коров джерсейской породы.

Материалы и методы. Опыт проводили на клинически здоровых коровах джерсейской породы (n=70). Все исследованные коровы содержались в одинаковых условиях. Все исследования на животных проводились с-з «Рязанский», Рязанский район, Рязанская область, д. Хирино ООО «Авангард». В нашем исследовании для измерения и дальнейшего анализа показателей центральной и периферической гемодинамики мы использовали аппаратно-программный комплекс неинвазивного исследования центральной гемодинамики методом объемной компрессионной осциллометрии КАП ЦГосм-«Глобус» (анализатор показателей кровообращения осциллометрический). Измерение проводили на хвостовой артерии у клинически здоровых коров джерсейской породы.

Результаты. У коров джерсейской породы в ходе исследования получили средние числовые значения миокардиально-гемодинамических показателей: разные виды артериального давления, сосудистые характеристики и показатели сердечной деятельности. При математическом анализе показателtq гемодинамики установили породные особенности коров джерсейской породы. В связи с этим оценку этих пара- метров целесообразно включить в базовый набор комплекса методик диагностики заболеваний сердца у крупного рогатого скота. Изучение сердечно-сосудистой системы имеет большое значение в ветеринарной лечебно-профилактической работе.

Цель: изучение репаративных процессов и иммунных механизмов в тканях печени крыс на фоне нагрузки водными экстрактами ежевики и пижмы обыкновенной и индуцированном оксидативном стрессе.

Материалы и методы. В эксперименте использовано 120 крыс. Согласно групповой принадлежности животные получали водные экстракты пижмы обыкновенной и ежевики в дозе 50 мг/100г массы животного, объемом 1,5 мл в ежедневно течение 30 дней, а животные контрольной группы – в том же режиме дистиллированную воду. Начиная с 30 суток опыта крысам, параллельно с введением растительных экстрактов, делали инъекции масляного раствора тетрахлорметана в течение 6 суток в дозе 2 г/кг веса животного. На 37 сутки опыта у животных брали кровь, а затем убивали в соответствии с этическими нормами. Из тканей печени изготавливали гистологические препараты и производили подсчет количества синусоидальных клеток. Содержание цитокинов в гомогенатах печени и плазме крови крыс определяли методом иммуноферментного анализа с использованием прибора Lazurite Automated ELISA System.

Результаты. При возникновении оксидативного стресса в плазме крови наблюдается усиленная выработка провоспалительного цитокина TNFα и подавление продукции IL-10, при этом концентрация провоспалительных цитокинов IL-6 и IL- 18 изменяется не существенно. При этом в ответ на диффузное токсическое повреждение печени и возникновение оксидативного стресса в тканях печени отмечается увеличение концентрации цитокинов IL- 1α, IL-18, TNFα, IL-10 и снижение концентрации IL-6, IFNγ, TGF-β. Повышенная продукция IL-1α и IL-18 в тканях печени, по-видимому, запускает локальное воспаление, повышая уровни таких цитокинов как TNFα, IL-6. Повышение концентрации противовоспалительного цитокина IL-10 подтверждает
ключевую роль данного медиатора в регуляции иммунного ответа и способность подавлять секрецию провоспалительных цитокинов TNFα и IL-6.

Заключение. Водные экстракты пижмы и ежевики в разной степени модулируют функциональное состояние синусоидальных клеток в ранние сроки токсического воздействия тетрахлорметаном, что способствует скорейшему разрешению воспалительного процесса. Воздействие водных экстрактов пижмы и ежевики на синусоидальные клетки изменяет продукцию регуляторных факторов, что компенсирует скорость восстановительных процессов после токсического воздействия.

Цель: изучение закономерностей белкового обмена высокоудойных коров в зависимости от периода лактации при привязном и беспривязном способах содержания животных в условиях Европейского Севера России.

Материалы и методы. Биохимические исследования проводились с целью определения белкового профиля животных на базе лаборатории биохимии и физиологии животных с использованием оборудования центра коллективного пользования «Центр сельскохозяйственных исследований и биотехнологий» ФГБУН ВолНЦ РАН. Объектом исследования являлись коровы черно-пестрой голштинизированной породы продуктивностью свыше 8500 кг по хозяйству. При подборе групп подопытных животных учитывали физиологическое состояние, стадию полового цикла и способ содержания. Всего в опыте участвовало 108 коров. Кровь отбирали из хвостовой вены в утренние часы перед кормлением. Условия кормления и содержания соответствовали породным особенностям животных и обеспечивали развития высоких показателей продуктивности. Для оценки состояния белкового обмена определялось в сыворотке крови содержание: общего белка, альбуминов, альфа 1 глобулинов, альфа 2 глобулинов, бета глобулинов, гамма глобулинов, белкового индекса (соотношение альбуминов к глобулинам). Материалом для исследования являлась сыворотка крови. Всего было исследовано 108 образцов.

Результаты. Концентрация общего белка в сыворотке крови опытных животных находится в довольно постоянных пределах, и отклонение составляет от 1 до 5 % ниже установленной нормы в течение физиологического цикла в исследуемых группах животных. Установлена связь между содержанием общего белка и белковых фракций в сыворотке исследуемых животных и способом содержания. Так, показатели общего белка, белковый индекс и альбумины при привязном способе содержания выше, чем при беспривязном способе содержания во все периоды лактации. Максимальная разница выявлена в период после отела (1-100 дней лактации) по содержанию общего белка и гамма глобулинов и составила 5 %. Наименьшая зависимость показателей белкового профиля от способа содержания выявлена у животных в период сухостоя. Уровень общего белка составил 8,0 и 7,99 г%, содержание альбуминов 3,07 и 3,04 г%, белковый индекс 0,6 и 0,58, при привязном и беспривязном способе содержания, соответственно.

Цель: изучение влияния новых кормовых добавок на биохимические показатели крови и воспроизводственную способность коров симментальской породы в Якутии.

Материалы и методы. Исследования проводились на базе ООО «Хоробут» Мегино-Кангаласского района Республики Саха (Якутия) в молочном репродукторе «Эрэл». Животные в летнее время паслись на естественных пастбищах в сельскохозяйственном хозяйстве, а зимой содержались в молочном репродукторе на привязи. Продолжительность научно-хозяйственного опыта составила 238 дней. Животных разделили на 3 группы по 10 голов в каждой, учитывая их возраст и живую массу. Содержание животных в группах было одинаковым. Кормление проводилось дважды в день. В стойловый период животные всех групп получали сбалансированный рацион в соответствии с детализированной системой кормления. Все группы содержались в однотипных условиях, с одинаковым рационом. Болюс для сухостойных коров вводили с помощью специального аппликатора. Рационы для подопытных групп были одинаковы по основным питательным веществам. Для оценки состояния организма животных в течение опыта проводилось исследование биохимии крови, включая содержание форменных элементов и микро-макроэлементов.

Результаты. Анализ данных не выявил статистически значимых изменений в биохимических показателях крови в течение опытов. Все изучаемые параметры крови у всех групп животных оставались в пределах физиологических норм как в начале, так и в конце эксперимента. Результаты анализа проб показали повышение уровня общего белка у исследованных животных в течение опыта. Хотя статистически значимых различий между группами не обнаружено, отмечается лишь повышение уровня белка в I-опытной группе, в то время как в контрольной и во второй группах этот показатель оставался стабильным на протяжении всего эксперимента. Таким образом, применение новых кормовых добавок для сухостойных коров позволит корректировать обмен веществ и предотвращать продукционные нарушения в их организме.

Фертильность коров как способность производить потомство имеет базовое значение для оптимизации воспроизводства стада в молочном скотоводстве. С ростом величины удоя у современных коров до 8–10 тыс. кг молока и более ухудшаются их репродуктивные способности. Фертильность коров является сложным признаком, характеризуется многими показателями и обусловлена комплексом факторов.

Цель: выявление и характеристика ассоциаций показателей фертильности, их взаимосвязь, зависимость от уровня удоя у коров айрширской породы.

Материалы и методы. Исследования проводили на коровах айрширской породы племенного завода «Мегрега» (Республика Карелия). Средний удой на корову составляет свыше 9000 кг молока в год. Показатели фертильности учтены за 5 лет по данным 3866 лактаций. Анализировали взаимосвязи этих показателей и их ассоциаций с величиной удоя.

Результаты. Возраст коров не оказал существенного влияния на параметры фертильности. Моделирование отбора по уровню удоя в текущую лактацию показало существенное ухудшающее влияние более высокого удоя на репродуктивные признаки. Повышение величины удоя коров от 5000 до 10000 кг молока и более сопровождалось увеличением у них индифференс-периода (ИП) на 38,4; периода осеменения (ПО) – на 50,5; сервис-периода (СП) – на 88,9 дня; индекса осеменения (ИО) – с 1,25 до 2,27; ранней эмбриональной гибели (РЭГ) – с 3,1 до 13,3 % (P<0,001); оплодотворяемость от первого осеменения (ОПО) снизилась с 78,1 до 33,6 %. Оптимальным периодом для проведения осеменения после отела высокопродуктивных коров является 100–120 дней. Установлена положительная корреляция между величиной удоя и продолжительностью ИП (r = + 0,11–0,18, Р<0,001).

Заключение. Полученные результаты могут быть использованы в дальнейших исследованиях по разработке селекционных индексов, селекция по которым может обеспечить высокий генетический тренд по удою при сохранении и развитии прогрессирующей плодовитости молочных коров.

Цель: поиск мононуклеотидных полиморфизмов гена-кандидата G0S2, участвующего в метаболизме липидов, и изучение их связи с содержанием абдоминального жира и массы тела у кур бройлеров.

Материалы и методы. В экспериментах использованы 150 бройлеров кросса «Иза Хаббард Ф-15» в возрасте 35 дней из частного фермерского хозяйства (2015 года). Для секвенирования использовались куры породы пушкинская (23 особи) в возрасте 475 дней, содержащихся на базе биоресурсной коллекции ВНИИГРЖ «Генетическая коллекция редких исчезающих пород кур» (г. Пушкин, Санкт-Петербург). Выявление мононуклеотидных полиморфизмов гена G0S2 проводилось методом секвенирования участков, содержащих кодирующие и регуляторные последовательности. Генотипирование методом амплификации для апробации тест систем проводилось на приборе Thermal Cycler T100 (Bio-Rad, США).

Результаты. С помощью секвенирования регуляторной области гена G0S2 выявлены два мононуклеотидных полиморфизма: rs29005090(A/ G) и rs317858728 (A/ G), а также достоверное (AG,AA,GG) замены rs29005090 на изучаемые признаки. Мононуклеотидная замена rs29005090 относится к мажорной, поскольку эффект замещения аллелей составляет более 0,6–1,5 сигмы. Генотип GG rs29005090 может быть рекомендован для селекции с помощью маркеров для увеличения привесов птицы и уменьшения абдоминального жира тушки курицы в мясном птицеводстве. При проведении дисперсионного анализа данных для расчета эффекта замещения аллелей маркера мононуклеотидной замены rs317858728 (A/ G) с признаками масса птицы и масса абдоминального жира бройлеров кросса «Иза Хаббард Ф-15» было выявлено достоверное различие между генотипами AA-GG для признака масса птицы и для признака масса абдоминального жира. Наибольшие показатели по массе тела и массе абдоминального жира наблюдались у кур с генотипом GG. Данная мононуклеотидная замена считается мажорной в отношении признака «абдоминальный жир», поскольку стандартное отклонение составляет более одной сигмы.

Цель: проанализировать нуклеотидное разнообразие фрагмента гена цитохромоксидаза субъединицы 1 мт ДНК в азиатских и американских популяциях нерки.

Материалы и методы. Материалом для анализа являются нуклеотидные последовательности как полученные автором для популяции нерки р.Ола, так и для ряда азиатских и американских популяций нерки, размещенные в Генетическом Банке (www.ncbi.nlm.nih.gov). Проанализировано 139 секвенсов, унифицированное количество нуклеотидов - 640. Статистические параметры следующие: ps – доля полиморфных сайтов, θ – доля полиморфных сайтов с учетом числа сайтов (i) ps/a1, a1 = 1/ Σ1/i, = 1/ 1 + ½ + 1/3+ …+1/i, πT -нуклеотидное разнообразие, πs – среднее нуклеотидное разнообразие внутри популяции, δST – межпопуляционное нуклеотидное разнообразие, NST – коэффициент нуклеотидной дифференциации NST = δST/ πT. Дендрограмма построена по величинам так называемых р-дистанций, метод кластеризации UPGMA.

Результаты. Нуклеотидное разнообразие нерки р. Ола (πT = 0,00505 (s=0,000080)) оказалось несколько выше чем в американских популяциях (πT =0,00403 (s=0,000002)). Коэффициент нуклеотидной дифференциации NST и количество полиморфных сайтов в азиатских популяциях выше, чем в американских. Благодаря этому обнаружен более высокий уровень нуклеотидного разнообразия в азиатских популяциях нерки (0,00504 (s=0,000004)), чем в североамериканских (0,00403 (s=0,000002)). Нуклеотидные последовательности всех особей делятся на 2 группы. Особи данных группировок не имеют территориальной привязанности, т.е. отмечены как в азиатских, так и в американских популяциях. Наиболее вероятно, что указанные группировки сформировались в результате позднеплейстоценовых колебаний климата и связанных с этим наличие 2 рефугиумов на азиатском побережье - реки северного побережья Охотского моря и реки п-ва Камчатка. Для американских популяций нерки также предполагается существование в период похолодания климата двух рефугиумов, один в районе п-ва Аляски, второй в районе острова Ванкувер. Практически все крупные популяции нерки находятся под влиянием промысла и во многих случаях искусственного разведения. надежного различения заводской рыбы, разводимой на рыбоводных заводах, от нерки, воспроизводящейся в природных нерестилищах, можно использовать характерную нуклеотидную последовательность гена цитохромоксидазы мтДНК.

Цель: изучить полиморфизм генов STAT1, STAT5A у крупного рогатого скота голштинской породы, разводимого на Урале, для выявления перспективных геновариантов, ассоциированных с молочной продуктивностью.

Материалы и методы. Впервые в Уральском регионе проведены исследования по определению полиморфизма локусов генов семейства транскрипционных факторов STAT1 и STAT5A и изучению их взаимосвязи с признаками молочной продуктивности. Полиморфизм аллелей и их частоты определяли методом КАSP-генотипирования - конкурентная аллель-специфическая ПЦР.

Результаты. По локусу гена STAT1 генотипированы 92 головы, выявлены три геноварианта - СС (69,5 %), СТ (27,2 %) и ТТ (3,3 %). Продуктивность коров за 305 дней первой лактации составила: генотип СС - удой 8379 кг, жирномолочность 4,18 %, белковомолочность 3,23 %; генотип СТ - удой 8045 кг, МДЖ 4,17 %, МДБ 3,23 %; генотип ТТ - удой 7855 кг, МДЖ 4,16%, МДБ 3,18 %. Преимущество первотёлок с генотипом STAT1СС по удою составило 334-524 кг молока, по сравнению с аналогами из других групп. По локусу гена STAT5A определены генотипы у 90 голов крупного рогатого скота. Распространённым среди исследованного поголовья является генотип СТ (51,1 %), генотип СС встречался с частотой 25,6 %, генотип ТТ - с частотой 23,3 %. Молочная продуктивность в группе СС составила: удой 8376 кг молока, жирномолочность 4,19 %, белковомолочность - 3,21 %. Удой первотёлок в группах ТТ и СТ ниже на 83-142 кг, жирномолочность ниже на 0,02-0,03 %. По итогам проведенного исследования преимущество для использования в качестве маркеров высокой молочной продуктивности крупного рогатого скота голштинской породы имеет ген STAT1.

Цель: обобщить накопленный материал по исследованию микросателлитных локусов у европейского зубра (Bison bonasus), описанный в научной литературе, и провести их сравнительную характеристику.

Материалы и методы. База данных PubMed®/The National Center for Biotechnology Information (NCBI) (https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/) и научная электронная библиотека eLIBRARY.RU (https://elibrary.ru/).

Результаты. Вопросу изучения генетического разнообразия популяций зубра посвящено множество работ, основанных на оценке родословных, а также на использовании ядерных и митохондриальных маркеров. Оценка генетического разнообразия и популяционной структуры, а также контроля степени инбридинга разводимых в неволе групп является одной из основных задач при сохранении и воспроизводстве редких видов. Это связано с тем, что в таких группах наблюдается снижение генетической изменчивости, которая влияет на адаптацию и выживание реинтрадуцированных на волю особей. Первые работы, посвященные изучению популяций зубров, проводились в 60-х годах XX века и были основаны на анализе групп крови. С открытием структуры ДНК и развитием методов определения ее вариабельности, на смену изучения белкового полиморфизма пришёл анализ самих нуклеотидных последовательностей ДНК. Широкое распространение в исследованиях генетической структуры европейского зубра получили микросателлиты, однонуклеотидные полиморфизмы ядерной и митохондриальной ДНК. Одним из важных критериев, предъявляемых к ДНК-маркерам, наряду с простотой использования и высокой воспроизводимостью, является, по возможности, снижение стоимости анализа и доступность для рутинного использования. В этой связи в нашем исследовании большее внимание мы уделили более рентабельному методу – анализу микросателлитных локусов. Всего для популяции европейского зубра было успешно амплифицировано 48 микросателлитных локусов. В основном использовались мультиплексные панели микросателлитных маркеров, разработанные для крупного рогатого скота (Bos taurus). При этом спектр и количество локусов в работах разных авторов не был одинаков. Исключение составил только локус BM1824, который был использован почти всеми научными коллективами. Число аллелей на локус варьировало от 1 до 6. Большинство рассмотренных локусов характеризуется низким количеством аллелей, что затрудняет оценку действительного показателя уровня инбридинга в популяциях зубра. В связи с этим необходимым является поиск новых, ранее неисследованных высокополиморфных локусов для оценки генетического разнообразия зубра, которые позволят не только более детально описать актуальное состояние генетического разнообразия, уровень геномного инбридинга, но и дать оценку степени дифференциации линий, а также помогут выявить наличие гибридизации с североамериканским бизоном (Bison bison bison) и крупным рогатым скотом (Bos taurus).