Российский государственный аграрный университет
Московская сельскохозяйственная академия имени К. А. Тимирязева
Кафедра разведения и племенного дела
Курсовая работа
Тема: «Маркерная селекция в животноводстве»
Выполнила: студентка 3го курса
Зооинженерного факультета
Группы 301
Дольникова Ольга
Москва 2011 год
Введение
Основы маркерной селекции
Наиболее важные ДНК-маркеры
Значение маркерной селекции в животноводстве
Заключение
Введение
Основной задачей современного животноводства является получение высокопродуктивных животных, дающих высококачественную продукцию. Большинство показателей продуктивности имеет полигенную природу и определяется многими генами при взаимодействии с окружающей средой. Повышение эффективности селекции будет зависеть от подбора генотипов к конкретным условиям среды.
С целью выявления наиболее успешных генотипов используют генетические маркеры. В конце 70-х появилась возможность идентифицировать большое количество маркеров. Они позволяют получать информацию о разных состояниях генов и исследовать, как их варианты имеют преимущественное распространение у животных с наиболее желательными комплексами признаков.
Особую актуальность, как считает Е.И. Кийко, имеет нахождение локализации гена на хромосоме количественных признаков (QTL) с целью оценки генетических параметров и аддитивного генетического влияния.
Для решения этой проблемы существует направление в племенном деле - селекция с помощью маркеров. Целью ее является замена селекции по фенотипу на селекцию на уровне ДНК.
Основой маркерной селекции является нахождение локусов количественных признаков, которые отвечают за экономически важные продуктивные признаки. Достаточно идентифицировать маркер с неизвестной функцией, связанный с QTL и определить сцепление между аллелями в маркерном локусе.
Одним из самых важных направлений является поиск маркеров, которые позволяют выявить генотипы животных, обладающих хозяйственно-полезными признаками. Еще одно направление - поиск новых систем генетического маркирования.
В основу берут ДНК-маркеры, так как они имеют ряд преимуществ:
− наследование происходит по законам Менделя, что делает возможным непосредственный анализ генотипа;
путем подбора зондов может быть идентифицировано множество вариантов ДНК;
информативные зонды распределяются по всему геному;
возможность оценки генотипа не зависит от возраста и пола животного.
1. Основы маркерной селекции
Идея маркеров в том, считает Джулия ван де Веф <#"385" src="/wimg/11/doc_zip1.jpg" />
На рисунке показано, что из QTL только некоторые гены влияют на фенотип животного. Остальные гены вместе с ними определяют полную наследственную изменчивость. Хоть QTL объясняет только часть генотипа животного, информация, которую можно почерпнуть, добавляет точность к оценке истинного генотипа животного.
На рисунке изображено три быка с различными фенотипами. Верхняя часть показывает истинные аллельные ценности генов, отвечающих за массу тела. Нижний рисунок показывает, что наблюдается, если бы QTL был бы распознан в дополнение к фенотипу. маркерный селекция ген гетерозис
На рисунке предполагается, что племенная ценность и аллельные формы QTL известны. Но на практике это встречается не всегда. Фактически нельзя наблюдать непосредственное наследование QTL, но наблюдается наследование маркеров, которые схожи с QTL. Генетические маркеры как ориентиры, которые выбираются на основе схожести с QTL.
Генетические маркеры дают возможность к наиболее быстрому и точному генетическому анализу. Маркеры не оказывают влияния на организм животного, но они могут быть легко идентифицированы в лабораториях, поэтом можно определить какую разновидность маркера несет животное. Как и гены, генетические маркеры расположены в хромосомах последовательно.
Экспериментально можно определить генетические маркеры, которые располагаются на хромосоме близко к интересующим нас генам.
Но имеется ряд недостатков. У быка может быть 4 «типа» спермы. Но может произойти рекомбинация маркер A и гена B. Чем дальше маркер и ген располагаются друг от друга, тем выше вероятность кроссинговера. Кроссинговер - реальная проблема для маркерной селекции. Из-за него не всегда можно сказать какой маркер, с каким геном связан.
Нужно вести родословную и делать специальные измерения для того чтобы работать с кроссоверными генами. Если маркер расположен в пределах гена, то кроссинговер не является проблемой.
При выборе маркера надо учитывать какую информацию можно от него получить. При использовании прямых маркеров не возникает никаких проблем с определение генов QTL. Проблемы начинаются при использовании косвенных маркеров.
Маркерные гены используются для выявления важных для животноводства генов. Маркерные гены особенно важны, дли признаков, которые фенотипически проявляются относительно поздно или только у одного пола, а также для признаков, на проявление которых оказывают влияние негенетические факторы (факторы окружающей среды). Примерами такого рода признаков являются резистентность к болезням, предрасположенность к болезням, плодовитость, молочная продуктивность. Целью маркирования является установление сцепления между основным геном и маркерным геном у животного. Так, к примеру, длина хромосомы крупного рогатого скота в среднем составляет 100 сМ, достаточно иметь три удачно расположенных маркера на хромосому: два маркера, удаленных на расстояние около 20 сМ от центромеры или теломеры, и один - в центре. Следовательно, 90 расположенных данным образом маркерных локусов достаточно для полного картирования генома крупного рогатого скота.
В генетике животноводства большое значение для дальнейших разработок имеет тщательный выбор генотипов и структуры семьи, а также наличие банков ДНК и банков данных.
Среди множества генов, контролирующих продуктивность, можно выделить группу мажорных генов, вносящих наибольший вклад в формирование и функционирование данного количественного признака. К таким генам, например, относятся гены, кодирующие белки молока. Интерес исследователей к изучению генетического полиморфизма белков молока связан с тем, что их генетически детерминированные варианты оказывают значительное влияние на конкретные черты молочной продуктивности и, соответственно, могут быть использованы в качестве прямых генетических маркеров хозяйственно-полезных признаков. Внедрение генетических маркеров в качестве дополнительных критериев при отборе сельскохозяйственных животных ускоряет селекционный процесс и повышает его эффективность.
2. Наиболее важные ДНК-маркеры
Ценность информации о генотипе зависит от способности маркера предсказывать генотип животного.
Свойства ДНК-маркеров:
Возможность тестирования любых последовательностей генома.
Повсеместность распространения.
Возможность анализа материнского типа наследования (митохондриальная ДНК).
Возможность анализа отцовского типа наследования (Y-хромосома).
Стабильность наследования.
Отсутствие плейотропного эффекта.
Множественность аллелей.
Информативность о природе генетических изменений. - Возможность проведения ретроспективных исследований.
Возможность определения в любых тканях.
Возможность определения на любых стадиях развития.
Длительность хранения образцов ДНК.
Возможность использования гербарного материала, ископаемых остатков и т.п.
Полиморфные ДНК-маркеры
Открытие и выделение рестрицирующих эндонуклеаз, расщепляющих ДНК в участках со строго определенной последовательностью, позволило разработать маркеры на основе анализа рестрикционного полиморфизма ДНК (ПДРФ, англ. RFLP - Restriction Fragment Length Polymorphism)
. Впервые ПДРФ был использован как генетический маркер в 1974 г. при идентификации термочувствительной мутации в геноме аденовируса. Однако широкое применение вариантов полиморфизма ДНК в качестве генетических маркеров началось с 1980 г. после выхода работы Ботштейна, в которой изучены свойства ПДРФ как генетического маркера, дано теоретическое обоснование его использования и предложен метод оценки уровня информативности. ПДРФ используют для анализа полиморфизма конкретных локусов (генов). С использованием ПДРФ-маркеров были получены первые успешные результаты по построению молекулярно-генетических карт многих видов растений и животных, накоплены обширные сведения о генетическом полиморфизме различных организмов, выявлены ассоциации с хозяйственно-полезными признаками. Важным достоинством данного типа маркеров является высокая воспроизводимость результатов, а также кодоминантный тип наследования. ПДРФ-локусы могут обладать множественными аллелями, что повышает их информативность.
Были изобретены в 1983 году, основаны на методе увеличения числа копий определенных участков ДНК. в процессе повторяющихся температурных циклов полимеразной реакции (ПЦР - полимеразная цепная реакция, англ. PCR - Polymerase Chain Reaction)
.
Метод ПЦР позволяет быстро и с небольшими затратами материальных ресурсов и времени получить более 10 миллионов копий определенной последовательности ДНК, первоначально представленной одной или несколькими молекулами. Различные модификации метода ПЦР легли в основу создания разнообразных типов ДНК-маркеров, широко используемых в настоящее время в различных областях биологии и медицины. Мономорфные ДНК-маркеры
STSs-маркеры -
в 1989 году Ольсоном с соавторами была сформулирована идея создания системы STS-маркеров, которая была призвана стандартизовать все обозначения маркированных последовательностей ДНК в геноме и включить в себя все типы картированных последовательностей.
3. Значение маркерной селекции в животноводстве
Использование в возвратном скрещивании
Маркерная селекция после каждого возвратного скрещивания позволяет вести наблюдение за дальнейшим распространением желательного генотипа и на основании этого вести селекцию. Посредством маркерной селекции может быть значительно сокращено число необходимых возвратных скрещиваний, не препятствуя при этом симультативной селекции по признакам продуктивности в исходной популяции. - Нахождение влияния генов на свойства продукции
Путем генной диагностики можно выяснить влияние генов на животноводческую продукцию. Например, влияние казеиновых генов на качество молока. - Повышение эффективности оценки племенной ценности
При маркерной селекции можно не дожидаться фенотипического проявления, селекция может проводиться уже на эмбриональных стадиях, а для признаков, ограниченных полом, выполняться у обоих полов. Маркерная селекция делает возможным предселекцию индивидуумов, при которой, исходя из продуктивности родоначальниц и продуктивности сибсов, теоретически рассчитывается племенная ценность, и способствует усилению интенсивности селекции и к избеганию нежелательных эффектов селекции. -Повышение эффекта гетерозиса
Эффект гетерозиса взаимосвязан с долей гетерозиготных генотипов в скрещиваемой популяции. Если известно достаточно полиморфных маркерных генов, то возможна относительно надежная оценка различных скрещиваний по ожидаемой степени гетерозиготности. Эти данные могут быть использованы для отбора пород или линий в программы по скрещиванию. Благоприятные комбинации аллелей могут быть достигнуты посредством соответствующих спариваний. Таким путем впервые удалось предсказать специфическую комбинативную изменчивость. При разведении популяций может использоваться прогнозирование средней степени гетерозиготности потомства от запланированных спариваний.
Заключение
Маркерная селекция - перспективная отрасль в разведении, позволяющая более достоверно определить генотип интересующих нас животных. Это позволяет улучшить и ускорить племенную работу, направленную на улучшение хозяйственно-полезных признаков. Маркерная селекция включает в себя экономические соображения, основы фенотипической селекции, текущее состояние маркеров, состояние генетических карт, методы обнаружения QTL.
Список использованной литературы
1.Кийко Е.И. Принципы маркерной селекции в молочном скотоводств // Вестник ТГУ, т.15, вып. 1, 2010 2. Julius van der Werf Шендаков А.И, Т.А. Шендакова Генетические аспекты модернизации молочного скотоводства// Вестник ОрегГАУ, №2, 2009 Храброва Л.А. Маркер-вспомогательная селекция в коневодстве // Loshadi Creative Team, 2002 Сулимова Г.Е. ДНК-маркеры в генетических исследованиях: типы маркеров, их свойства и области применения// электронный журнал (http://www.lab-cga.ru/articles/Jornal01/Statia1.htm) Аржанкова Ю.В. Использование ДНК-маркеров и дерматологлифического полиморфизма носогубного зеркала в селекции молочных пород скота// диссертация на соискание ученой степени, 2010 (http://discollection.ru/article/20122010_arzhankovauv) 8. Elcio P. Guimarães, John Ruane, Beate D. Scherf, Andrea Sonnino, James D. Dargie Marker-assisted selection, food and agriculture organization of the united nations Rome: 2007 9. Брем Г., Кройслих Х., Штранцингер Г., Экспериментальная генетика в животноводстве. М.:1995.
1. Особенности селекции животных
2. Методы селекции животных.
3. Успехи селекции животных
4. Селекция микроорганизмов
1. Селекция животных, как и селекция растений , базируется на наследственной изменчивости и искусственном отборе, способствующем фенотипическому проявлению желательных для человека признаков (хозяйственно ценных, декоративных). В то же время селекция животных имеет свои особенности, вытекающие из самой природы животных. Все одомашненные животные (позвоночные и беспозвоночные) размножаются только половым путем. Наземные позвоночные животные (птицы, млекопитающие) имеют немногочисленное потомство, поэтому для селекционной работы значительную ценность может представлять каждая отдельная особь.
Любой организм представляет собой целостную систему, в которой наблюдается тесная взаимосвязь и взаимозависимость между отдельными органами тела и внешним его строением. В зоотехнии учитывают всю совокупность признаков, как внешних (экстерьер - внешние формы телосложения животного), так и внутренних (интерьер - внутреннее строение органов и тканей, биохимические и физиологические особенности организма животного), бусловливающих продуктивность породы и ее племенные качества. Развитие многих хозяйственно важных признаков связано с определенным телосложением (экстерьерные признаки) сельскохозяйственного животного, что принимают во внимание в селекционной работе. Например, заметно различается телосложение шортгорн-ского (мясного) и джерсейского (молочного) крупного рогатого скота (рис. 2.19). Установлена закономерность: улучшение питания положительно сказывается на развитии желательного признака - у мясных пород наблюдается увеличение массы, у молочных - удоя.
Первым этапом селекции животных было их приручение. Влияние приручения животных на изменчивость исследовано академиком Д. К. Беляевым. Выяснено, что одомашнивание животных значительно ослабило действие стабилизирующего отбора. Ослабление отбора сопровождалось расширением диапазона изменчивости. На базе повышенной изменчивости человек проводил отбор желательных признаков: у крупного рогатого скота - на мясные и молочные качества, у овец - на количество и качество шерсти и т.д.
В настоящее время интенсивно развивается такая отрасль хозяйства, как пушное звероводство. Пушные звери, составляющие основу национального пушного богатства страны (лисица, песец, норка, соболь, хорек, куница и др.), содержатся в специальных звероводческих фермах и проходят первый этап одомашнивания - приручение (рис. 2.20). Параллельно проводится интенсивная селекционная работа. Например, у американской норки получены сотни цветных вариаций окраски меха. Из песцов особую ценность представляет голубой песец (островная форма песца), которого в нашей стране разводят начиная с 1930 г. У лисиц ценится мех темных (чернобурых) лисиц. Очень ценен для пушного звероводства соболь, распространенный в России от Урала до Тихого океана, особенно мех баргузинского соболя (Баргузинсклй заповедник, Байкал).
2. Методы селекции животных. В селекционной работе большое значение имеет знание родословной, свойств и признаков родителей, что позволяет успешнее проводить подбор производителей для получения необходимых качеств у потомства. В племенных хозяйствах ведут племенные книги, в которых учтены экстерьер-ные признаки и продуктивность родительских форм за большое число поколений. Все это позволяет с той или иной степенью вероятности прогнозировать генотип потомков и их фенотипи-ческие качества.
В животноводстве применяют два типа скрещивания: неродственное и родственное. Неродственное скрещивание в сочетании со строгим отбором особей способствует стабилизации свойств породы или даже их улучшению в ряду последующих поколений. При скрещивании различных пород животных} или пород, относящихся к разным видам, получают потомство, превосходящее исходные родительские формы по своим размерам и отличающееся более высокой жизнеспособностью. Это явление (такое же, как и у растений) носит название гетерозиса, или гибридной силы. В последующих поколениях эффект гетерозиса не проявляется. В практике птицеводства и животноводства гибриды первого поколения, обладающие повышенной мощностью, используются в хозяйственных целях. Близкородственное скрещивание осуществляют в случаях, когда необходимо большинство генов породы перевести в гомозиготное состояние. Близкородственное скрещивание приводит к закреплению хозяйственно ценных признаков. Сохранение желательных признаков у потомства объясняется его гомозиготностью по этим признакам. Вместе с тем такое скрещивание приводит к ослаблению животных, повышенной восприимчивости их к заболеваниям. Для того чтобы избежать негативных тенденций, после близкородственного скрещивания проводят скрещивание различных линий. При этом рецессивные гены переходят в гетерозиготное состояние и не проявляются в фенотипе породы.
3. Успехи в селекции животных. Используя достижения генетики и методы современной селекции, животноводы получили много замечательных пород животных.
Было обнаружено, что у некоторых видов домашних животных возможна полиплоидия. Отечественный биолог Б.Л.Астауров (1904- 1974), используя метод отдаленной гибридизации и полиплоидию, создал полиплоидную форму тутового шелкопряда, в геноме которого находятся хромосомы двух разных видов.
Большое значение в создании новых устойчивых пород имеет скрещивание домашних животных с дикими формами. Так, Н. С. Батурин и Я.Я.Лусис провели серию скрещиваний дикого барана архара с овцами-мериносами и получили новую породу - архаромериноса, сочетающую в себе высокие качества шерсти тонкорунных овец и отличную приспособленность к условиям высокогорья, характерную для архара. Ученые-селекционеры ведут работу по созданию новой породы крупного рогатого скота, выдерживающего суровые условия высокогорий. В частности, успешно проводятся работы по гибридизации яка с крупным рогатым скотом. У потомства, полученного от такого скрещивания, проявляется эффект гетерозиса. Самцы от подобного скрещивания бесплодны, но самки плодовиты.
Тот же эффект гетерозиса проявляется при скрещивании кобылы с ослом. Полученные гибриды (мулы) выносливее исходных родительских форм, обладают большой физической силой и живут значительно дольше. Но мулы бесплодны.
От дикого предка свиней - кабана были выведены европейские породы (рис. 2.21). Высокопродуктивную породу свиней создал отечественный селекционер академик М.Ф.Иванов серией скрещиваний в сочетании с жестким отбором между беспородной украинской свиньей и белой английской. В результате сложной и длительной селекционной работы получена новая высокопродуктивная порода - белая степная украинская свинья. От украинской свиньи она унаследовала высокую плодбвитость, хорошую выносливость и неприхотливость, а от английской породы - большую массу и отличные мясные качества. В средней полосе России на основе местного поголовья путем строгого подбора производителей была создана костромская порода крупного рогатого скота. Продуктивность костромских коров по молоку достигает 15 - 16тыс. л в год.
4. Селекция микроорганизмов. Микроорганизмы были открыты в XVII в. голландским натуралистом Антони ван Левенгуком (1632- 1723). К микроорганизмам относятся прокариоты (бактерии) и эукариоты (микроскопические грибы и водоросли, простейшие). Иногда к микроорганизмам относят вирусы. Микроорганизмы распространены повсеместно (в воздухе, воде, почве) и играют исключительную роль в круговороте веществ в биосфере. Велико значение микроорганизмов для человека. Они используются в разных областях промышленности, медицины и сельского хозяйства, в хлебопечении, получении кормового белка, виноделии, производстве молочнокислых продуктов, аминокислот, витаминов, некоторых ферментов, производстве силоса, для биологической защиты растений, очистки сточных вод и др.
Трудно переоценить значение антибиотиков для человека. Антибиотики - это особые химические вещества, образующиеся в результате жизнедеятельности микроорганизмов и способные в малых дозах оказывать избирательное токсическое действие на другие микроорганизмы и клетки злокачественных опухолей. Витамины, необходимые для человека, также вырабатываются некоторыми микроорганизмами.
Методами современной селекции выводят наиболее продуктивные формы полезных микроорганизмов. Например, для производства необходимых антибиотиков и витаминов отбирают микроорганизмы, которые наиболее активно синтезируют соответствую- щие соединения. В настоящее время в селекции микроорганизмов широко применяется метод экспериментального получения мутаций - искусственный мутагенез. В качестве мутагенов (инициаторов мутаций) выступают рентгеновские или ультрафиолетовые лучи, иногда используют некоторые химические соединения. Так, с помощью искусственного мутагенеза удается значительно расширить диапазон наследственной изменчивости микроорганизмов. В результате работ отечественного микробиолога С. И. Алиханяна, связанных с использованием искусственного мутагенеза, в промышленности антибиотиков удалось получить мутированные формы, продуктивность которых в десятки раз выше, чем у исходных микроорганизмов.
Путем мутагенеза удалось вывести штаммы бактерий и грибов, наиболее продуктивных в синтезе необходимых человеку антибиотиков и витаминов. Например, микроорганизмы получают для производства витаминов В 2 и В 12 .
Биотехнология. Термин «биотехнология» получил широкое распространение начиная с середины 1970-х гг., хотя хлебопечение, пивоварение, сыроварение, основанные на применении, микроорганизмов, известны с незапамятных времен. Биотехнология - это использование живых организмов (особенно микроорганизмов) и биологических процессов в производстве. В биотехнологии используются успехи биохимии, микробиологии, инженерных наук.
С помощью современной биотехнологии разработаны методы биологической очистки сточных вод, защиты растений от вредителей и болезней, производства антибиотиков, ферментов, гормонов и других биологически активных веществ. Разработаны промышленные методы получения белков, аминокислот. Отходы нефтяной промышленности создают питательную среду для некоторых бактерий и дрожжей. Созданный ими белок используется как полноценная кормовая добавка: он богат ценной незаменимой аминокислотой лизином. Нехватка лизина в растительной пище ведет к задержке роста сельскохозяйственных животных.
Развитие клеточной и генной (генетической) инженерии позволяет получать ценнейшие препараты: инсулин, интерферон, гормон роста человека и т.д. Методами клеточной инженерии получают культуры клеток или тканей, которые в дальнейшем могут использоваться для продукции ценных веществ, которые обычно синтезирует целый организм. Клеточная инженерия позволяет также получать гибриды на основе соединения не половых, а соматических клеток. Таким методом были получены продуктивные соматические гибриды картофеля, томатов, некоторых плодово-ягодных культур. Большое значение для медицины, в частности, для промышленного производства ценных лекарственных препаратов, имеет метод гибридизации животных клеток. Например, гибриды раковых клеток и клеток крови в больших количествах вырабатывают соединения, повышающие иммунитет организма.
На основе генной инженерии возникла новая отрасль фармацевтической промышленности - «индустрия ДНК». Так, посредством рекомбинантных ДНК был получен инсулин человека (ху-мулин). С помощью генной инженерии были разработаны методы перестройки генотипа некоторых прокариот, что позволяет управлять основными жизненными процессами организма. Методы перестройки генотипа (встраивание в него отдельных генов или, наоборот, их вычленение) реальны к применению и на одноклеточных эукариотах.
Методами генной инженерии удалось встроить ген человека, ответственный за синтез определенного белка в генотип бактерии кишечной палочки. В генной инженерии наиболее часто в качестве клетки-хозяина используют кишечную палочку. Бактерии кишечной палочки со встроенным геном инсулина - основа промышленного производства этого ценнейшего гормонального препарата, используемого для лечения диабета.
С помощью кишечной палочки также синтезируют интерферо-ны - белки, подавляющие (ингибирующие) размножение вирусов. На базе биотехнологии родилась и интенсивно развивается микробиологическая промышленность. Современная микробиологическая промышленность выпускает высокоэффективные кормовые добавки, препараты для защиты растений от вредителей и болезней, бактериальные удобрения, препараты, использующиеся в пищевой, химической промышленности и других отраслях народного хозяйства.
Прошел научный семинар «Геномная селекция в разведении крупного рогатого скота. Мировой опыт и использование в России». Сегодня мы расскажем о нем чуть подробнее.
Геном коровы расшифрован
В Голландии уже давно разработана система раннего прогнозирования генетических возможностей быков. И хоть в России о ней стало известно пять лет назад, сегодня еще мало кто действительно владеет этим вопросом в полной мере.
Быки, которых завозит Россия из Канады, Голландии и других стран Европы уже имеют геномную оценку, но грамотно воспользоваться этой информацией могут в нашей стране лишь единицы.
Ромейн Дассонневиль (Romain Dassonneville) - кандидат с/х наук, специалист по геномной селекции, генетическому моделированию, оценке и статистике выступил на семинаре с докладом об основных принципах геномной оценки бычков. Приводим здесь наиболее интересные фрагменты его выступления:
Методы оценки селекционного материала
Если говорить о геномной оценке, стоит сначала упомянуть о других методах, используемых в селекции КРС.
Сначала нам необходимо было решить, как выбрать тех животных, которые нам интересны. Ведь для выбора необходимо сравнить их.
Например, у нас два быка, дочери одного с продуктивностью 7,5 тысяч кг, другого - с продуктивностью 2 тысячи. На первый взгляд кажется, что тут все очевидно - следует выбрать быка, чьи дочери более продуктивны.
Но если мы будем ориентироваться только на производство молока, мы можем ошибиться. Поскольку как ни смотри на быков, не найти таких, все потомство которых дает молоко одинаково.
Когда же мы рассмотрим условия, в которых эти дочери содержались, то можем делать дальнейшие выводы. К примеру, дочери быка «А» живут на ферме с отличными условиями и . Здесь продуктивность может зависеть от условий содержания. Если условия разные, сделать выбор в пользу какого-нибудь быка уже не так просто.
Немаловажно также учитывать влияние коровы. Мы используем быков, дочери которых дают 9 тысяч кг, но один был использован на корове, дающей в среднем 8 тысяч, а другой - 11 тысяч.
Так что, если смотреть только на продуктивность дочерей - сделать действительно правильный выбор очень сложно.
Поэтому, для комплексной достоверной оценки нам необходима статистическая модель, объясняющая влияние окружающей среды и всех индивидуальных родственных связей. Сейчас во всем мире для этого используется метод BLUP.
Геномная оценка
Американская компания разработала чип, доступный для генотипирования у животных. Это позволяет определять при исследовании его крови В чипе - 54 тыс маркеров, охватывающих все хозяйственно-полезные признаки животных, необходимые для селекционной работы. Метод позволяет прогнозировать необходимые признаки у животных даже при отсутствии информации о их предках.
Традиционная схема селекционного отбора по потомству выглядит следующим образом: Мы выбирали быков по хорошим родителям, когда они рождались, выращивали их до двухлетнего возраста, после чего брали у них спермодозы для получения потомства в хозяйствах. И только после того, как их дочери начинали , быку-производителю можно было дать оценку. Продолжительность цикла составляла пять лет. Разумеется, в эффективности этого метода никто не сомневается, но он слишком длительный и очень затратный.
Геномный отбор все значительно упрощает. Уже после рождения у бычков можно взять кровь и сделать полную геномную оценку. И использовать такого быка можно сразу, как только он начнет производить семя. Геномный отбор намного дешевле, не нужно ждать 5 лет, а значит можно сэкономить на содержании быка все это время.
Чтобы делать генетическое улучшение популяции, необходима надежная оценка, высокая степень наследования и небольшой интервал между поколениями. Если сравнить геномный отбор и традиционную селекцию, по уровню качества потомства он практически такой же надежный, но более быстрый - здесь меньше интервал между поколениями. Геномный отбор может ускорить генетический прогресс.
У быков, которые оценивались по потомству, достоверность характеристик 80% и более, если смотреть достоверность индексов молодого бычка, у которого оценка только геномная, здесь достоверность 65-70% в зависимости от характеристик.
При оценке только по селекции и родословной достоверность не более 30%.
Чтобы создать геномную оценку необходимо:
Прежде всего - стандартная популяция животных - это популяция, у которой уже есть хорошая оценка по потомству. Быки, имеющие поколение дочерей, генотип которых также уже изучен. Такая популяция служит для создания таблицы сравнительных характеристик по маркерам. Когда есть и таблица и популяция, можно произвести генотипирование или геномную оценку у кандидатов и искать гены, которые приносит узкая геномная селекция.
Кандидаты - это бычки или телки, у которых нет еще оценки по потомству. Есть лишь проба крови и геномный анализ. Можно подсчитать индексы или показатели улучшения для данных характеристик.
Итак, оценка состоит из следующих этапов:
1. Хороший контроль продуктивности коров;
2. Оценка быков по потомству методом BLUP;
3. Информация о геномной оценке стандартной популяции - самый важный этап, позволяющий посмотреть влияние маркеров на хозяйственно-полезные признаки популяции;
4. Геномная оценка кандидатов в популяции;
5. Считывание индексов и отбор лучших быков для селекции.
Необходима информация о родословной, о фенотипе (по дочерям) и информацию по маркерам (из анализа крови), после этого идет отбор и тестирование различных моделей, существующих в мире.
Стандартные популяции мира
Стандартная популяция необходима для создания сравнительной таблицы. Чем она больше, тем информация по геномной оценке достовернее. К примеру, если мы рассматриваем только 4 тысячи животных, достоверность будет 40-50%, если 5 тысяч - достоверность приближается к 70%. Это самая важная задача - создать большую стандартную популяцию.
В Европе мы это сделали совместно с другими странами - у нас есть информация о животных совместной европейской популяции. В нее входят Германия, Франция, Скандинавия, Дания, Швеция, Испания, Польша и многие другие. В популяцию входят 25 тысяч быков с оценкой по потомству и геномной оценкой. А все новые геномные быки, которые есть в Европе, оцениваются и сравниваются с этой популяцией.
Северо-Американская популяция животных объединяет всех быков из США и Канады. Сегодня их стандартная популяция - 18,5 тысяч быков.
Romain Dassonneville - кандидат с/х наук, специалист по геномной селекции, генетическому моделированию, оценке и статистике
А знаете ли вы, что коров можно приучить есть сорняки? Читаем
Селекция это наука о методах создания сортов и гибридов сельскохозяйственных растений, пород животных, штаммов микроорганизмов. Также селекцией называют отрасль сельскохозяйственного производства, занимающуюся выведением сортов и гибридов различных культур, пород животных. Селекция разрабатывает способы воздействия на растения и животных с целью изменения их наследственных качеств в нужном для человека направлении. Селекция является одной из форм эволюции растительного и животного мира, которая подчиняется тем же законам, что и эволюция видов в природе, но естественный отбор здесь частично заменен искусственным отбором. Теоретическая основа селекция - генетика и разрабатываемые ею закономерности наследственности и изменчивости организмов. Эволюционная теория Чарльза Дарвина, законы Грегори Менделя, учения о чистых линиях и мутациях позволили селекционерам разработать методы управления наследственностью растительных и животными организмов.Большую роль в селекционной практике играет гибридологический анализ. На ранних этапах развития животноводства породы создавались в результате бессознательного отбора, под влиянием природно-экономических условий. По мере накопления зоотехнической информации складывались определенные методы создания пород по заранее намеченной программе отбора и подбора; для закрепления качеств начали использовать инбридинг (скрещивание животных находящихся в кровном родстве). Так выведены многие породы мирового значения (шортгорнская, голландская породы кр. рог. скота и др.). В селекции животных широкое применение получили современные генетические методы, в первую очередь, генетика популяций, а также иммуногенетика. Разработаны методы изучения изменчивости, наследуемости и генетической корреляции признаков, оценки генотипа животных и отбора плюс-вариантов, что и обеспечило более высокий научно-методический уровень селекционных работ. у домашних животных наблюдается явление гетерозиса.Гетерозис широко применяют в животноводстве и птицеводстве, так как первое поколение гибридов, обнаруживающее явление гибридной силы, непосредственно используют в хозяйственных целях. Особое внимание уделяется также селекции животных на улучшение качества продукции - повышение белковости молока у молочного скота, увеличение выхода мяса и уменьшение содержания жира в туше у мясных пород кр. рог. скота и свиней, получение шерсти необходимой длины и тонины у овец и др.
Разведение животных - это наука о качественном их совершенствовании, повышении наследственного потенциала, методах оценки, селекции, разведения, выращивания молодняка, создания новых пород. Она изучает и разрабатывает:
Экстерьер, интерьер, конституцию, индивидуальное развитие животных и методы управления им, продуктивность, методы ее оценки и учета, оценку племенных качеств животных по происхождению и качеству потомства, методы создания и совершенствования пород, методы разведения, проблемы выбора и отбора животных для племенных целей, системы подбора пар для спаривания, рациональное использование племенных животных, воспроизводство стада, методы получения трансгенных животных, системы племенной работы, племенной учет.
Разведение сельскохозяйственных животных как наука стало развиваться в XVIII в. наряду со становлением товарного животноводства. Историю развития учения о разведении животных можно условно разделить на пять периодов.
Первый период (XVIII - середина XIX в.) - это становление науки о разведении животных. Первой страной, в которой стала развиваться наука о разведении животных, была Англия
А. Веккерлин и другие ученые создали своеобразную теорию „константности породы". Немецкий ученый Г. Заттегаст выступил против нее, отметив, что порода должна быть податлива на воздействие работающего с ней. Он указывал, что чем лучше стадо, тем резче выражена индивидуальность каждого животного.
Важным событием в науке о разведении животных стали сочинения Ч. Дарвина „Происхождение видов" и „Изменение животных и растений под влиянием одомашнивания". В них он отметил ряд важнейших закономерностей при совершенствовании системы разведения скота, разработал методы целенаправленного отбора, определил количество отбираемых животных, установил значение мелких и мельчайших полезных отклонений и возможности их накопления у животных последующих поколений, дал объяснение отрицательным последствиям родственного спаривания и т. д.
С появлением генетики, основанной Г. Менделем, А. Вейсманом, Т. Морганом, развитие учения о разведении животных значительно ускорилось.
Исследования роста и развития животных были проведены Д. Хеммондом . Е. Давенпорт в своей книге „Основы племенного разведения" дал рекомендации по совершенствованию племенных и продуктивных качеств животных, которые используются во всем мире и в настоящее время.
С. Райт научно обосновал возможность применения родственного спаривания для закрепления наследственных признаков и предложил коэффициент определения его интенсивности.
Второй период (1870 - 1929 гг.). В нашей стране наука о разведении сельскохозяйственных животных стала формироваться во второй половине XIX в. на базе исследований, проведенных М. Ливановым, М. И. Афониным, И. А. Мерциловым, А. И. Бабиным, И. В. Сабуровым, В. И. Всеволодовым, И. Н. Чернопятовым, П. А. Дубовицким, И. М. Ревичем, А. М. Баженовым и другими. Основоположниками этой науки являются П. Н. Кулешов, Е. А. Богданов, М. И. Придорогин, А. А. Малигонов, М. Ф. Иванов.
П. Н. Кулешов заложил „фундамент" отечественной науки о разведении сельскохозяйственных животных. В своем классическом труде „Научные и практические основания подбора племенных животных в овцеводстве" он описал проблемы наследственности и наследования признаков, в том числе приобретенных, проявления атавизма, дал конкретные рекомендации по скрещиванию пород, использованию родственного разведения в племенных стадах, подбору племенных производителей, создал научно обоснованную теорию отбора и подбора животных, получения новых их признаков с устойчивой закрепленной наследственностью.
На основании изучения строения организма и соотношения в нем тканей П. Н. Кулешов разработал классификацию основных типов конституции животных с учетом направления их продуктивности: грубая и нежная, плотная и рыхлая. Она широко используется в практике и в настоящее время.
Большое внимание П. Н. Кулешов уделял совершенствованию методов разведения и обоснованному их использованию в племенной работе. В брошюре „Методы племенного разведения домашних животных" он дает советы по улучшению местных пород, предлагает методы разведения, которые приводятся ниже.
А. Чистое разведение
1. Чистопородное разведение: чистокровные и чистопородные животные, гомогенное и гетерогенное разведение в пределах той же породы.
2. Кровное разведение: разведение при отдаленном родстве, более близкое родственное, тесное родственное.
Б. Скрещивание
I. Скрещивание собственно или половинчатое (гибридизация, метизация).
1. Заводское скрещивание для выведения новых пород и типов.
2. Промышленное, или хозяйственное, скрещивание для получения рыночных и пользовательных животных.
II. Прилитие крови, улучшение, или облагораживание.
III. Поглощение крови, или скрещивание с одной улучшающей породой в пяти поколениях.
П. Н. Кулешов изучил экстерьер и его взаимосвязь с конституцией животных различных видов и направлений продуктивности. Результаты этих исследований приведены в книге „Выбор лошадей, молочного и мясного скота, овец и свиней по экстерьеру", которая является лучшим научным трудом по экстерьеру сельскохозяйственных животных.
Большой заслугой этого ученого является усовершенствование системы селекционно-племенной работы, важное место в которой отводится однородному подбору. Он считал, что такой подбор - не просто средство закрепления уже имеющихся в стаде желательных изменений, а важный фактор, усиливающий изменчивость признаков животных в желательном направлении. При этом можно не только сохранить качества лучших из них, но и получить потомство с более высокой продуктивностью.
П. Н. Кулешов, используя свою систему селекционной работы, создал новокавказский тип мериносовых овец, отличающихся крепкой конституцией, большими размерами, высокой продуктивностью и хорошим качеством шерсти. Он провел большую работу по совершенствованию отечественных пород, способствовал развитию в стране высшего зоотехнического образования и научно-исследовательской деятельности в области животноводства, создал серию учебников по зоотехнии, выдержавших многочисленные переиздания, сформировал научную школу, подготовил много талантливых ученых.
Е. А. Богданов - разносторонне эрудированный ученый. Он внес большой вклад в становление и развитие учения о разведении сельскохозяйственных животных в России. Заслуживают внимания его ранние научные работы „Очерки по спорным вопросам скотозаводского искусства" и „Чистое разведение, или скрещивание", в которых впервые достаточно четко определено значение чистопородного разведения и скрещивания. Он ввел понятия „породы" и „отродья" сельскохозяйственных животных, уделял большое внимание исследованиям, результаты которых подтверждали теоретические выводы.
Большое внимание Е. А. Богданов уделял изучению экстерьера. Результаты его исследований опубликованы в книге „Типы телосложения животных и человека и их значение". В ней отмечено, что при разведении животных нужно знать законы появления, видоизменения и наследования их форм и качеств и уметь управлять ими. Он предложил оригинальную классификацию типов конституции и подчеркнул, что при оценке скота по внешнему виду (экстерьеру) основой должно быть учение о типах конституции. Основными факторами, формирующими различные конституционные типы животных, он назвал наследственность и условия содержания.
Крупным вкладом в учение о разведении сельскохозяйственных животных стала научная работа Е. А. Богданова „Как можно ускорить совершенствование и создание племенных стад и пород", в которой дано обоснование их разведения получения желательных признаков по линиям. Он отмечал, что разведение по линиям требует выделения высокопородных животных, поддержания в ряде поколений потомства разумным спариванием в родстве и отбором потомства определенного качества. Он разработал также методы совершенствования линий. Это дало ему основание утверждать, что линию определяет не происхождение, а возможная однородность качества животных.
Е. А. Богданов придавал большое значение исследованию интерьера сельскохозяйственных животных биохимическими и другими научными методами с целью определения связи между их интерьерными показателями и хозяйственной ценностью. Большой его заслугой является издание учебника по разведению сельскохозяйственных животных для высших сельскохозяйственных школ, который многие годы служил основным пособием для студентов. Представляют интерес его книги о наследственности: „Новое направление учений о подборе. Биометрика и ее значение в животноводстве", „Основные тайны подбора". Кроме монографий и книг он написал много научно-популярных брошюр, в которых объяснил биологические основы животноводства, дал рекомендации по совершенствованию племенных и продуктивных свойств животных и повышению качества продукции. Его считают основоположником научной зоотехнической школы по разведению сельскохозяйственных животных.
Выдающимся основателем науки о разведении сельскохозяйственных животных является М. Ф. Иванов , внесший огромный вклад в теорию и практику организации племенного дела и выведения новых пород. Он придавал большое значение влиянию природных и хозяйственных условий на животных. Ценность научных работ М. Ф. Иванова заключается в том, что все они учитывают народно-хозяйственные задачи. Теоретические вопросы в них подвергаются глубокому анализу, полученные результаты проверяются и применяются на практике с целью производственной апробации.
При организации племенной работы и совершенствовании животных он уделял особое внимание крепости конституции. М. Ф. Иванов усовершенствовал классификацию типов конституции, введя пятый тип - „крепкая конституция". Большой его заслугой является создание новых отечественных пород - степной и украинской породы свиней, асканийской породы овец и горного мериноса по собственной методике, которая предусматривает скрещивание пород до получения второго поколения и дальнейшее разведение его „в себе", тщательный отбор улучшающей породы, оценку племенных и продуктивных качеств, выбор животных желательного типа и подбор для спаривания, создание хороших условий кормления, направленное выращивание молодняка. Особое внимание он уделял качеству кормов и кормлению, оказывающим значительное действие на интерьер и экстерьер животных и их продуктивность.
В своей работе „Порода и корм" М. Ф. Иванов отметил, что корма и кормление оказывают гораздо большее влияние на организм животного, чем порода и происхождение. Он считал, что современная селекционная работа должна базироваться не только на зоотехнических, но и на генетических данных, что явления доминирования наследственных признаков не абсолютны, что одни и те же признаки в условиях одних скрещиваний доминируют, в других являются рецессивными, а в третьих проявляют неполное доминирование и в зависимости от условий могут изменяться.
М. Ф. Иванов создал ряд учебников для сельскохозяйственных вузов: „Овцеводство", „Свиноводство", „Сельскохозяйственное птицеводство", „Основы правильного кормления сельскохозяйственных животных" и др.
Третий период (1930 - 1965 гг.)- В это время интенсивно наращивался научный потенциал, создавались научно-исследовательские институты и опытные станции, крупные племенные хозяйства и государственные племенные рассадники, изучались наследственность, изменчивость, интерьер и их влияние на продуктивность животных, большое внимание уделялось совершенствованию селекционно-племенной работы и созданию новых пород.
Четвертый период (1966 - 1985 гг.) характеризуется интенсификацией животноводства на основе широкого использования достижений селекции и генетики, внедрения новых технологий, улучшения кормления, специализации и концентрации животноводства. Все это вызвало необходимость изменения системы селекционно-племенной работы, создания новых специализированных пород и типов животных, соответствующих требованиям промышленных технологий, повышения их наследственного потенциала и продуктивности, разработки новых методов оценки и селекции.
Титова Елена, Авчинка Инга
История селекции.
Возникновение селекции связано с введением в культуру растений и одомашниванием животных. Начав возделывать растения и разводить животных, человек стал отбирать и размножать наиболее продуктивные, что способствовало их непроизвольному улучшению. Так на заре человеческой культуры возникла примитивная селекция. Её история исчисляется тысячелетиями. Древние селекционеры создали прекрасные сорта плодовых растений, винограда, многие сорта пшеницы, породы домашних животных. Им были известны некоторые современные селекционные приёмы. Например, искусственное опыление финиковой пальмы применяли в Египте и Месопотамии за несколько веков до н. э. С развитием земледелия и животноводства искусственный отбор лучших форм приобрёл массовый сознательный характер - появилась народная селекция. В России крестьяне создали сорта пшеницы (Крымка, Белотурка, Полтавка, Гарновка и др.), подсолнечника (Зелёнка, Фуксинка), высокорослые кряжи льна-долгунца (Смоленский, Псковский), сорта клевера (Пермский), яблони (Антоновка, Грушовка) и др., получившие название местных, или стародавних, хорошо приспособленные к местным условиям произрастания. Лучшие сорта хлопчатника СССР и США берут своё начало от форм, происхождение которых связано с культурой майя. В Перу выращивают кукурузу с очень крупным зерном (относится к Куско-группе), созданную много веков назад. В результате длительной народной селекции получены каракульская и романовская породы овец, арабская и ахалтекинская породы лошадей, серый украинский скот, ярославская и холмогорская молочные породы крупного рогатого скота и др. В дальнейшем местные сорта и породы были использованы для выведения селекционных сортов и пород. Развитие капитализма оказало большое влияние на селекционную практику, привело к зарождению промышленной селекции. В конце 18 - начала 19 вв. в Великобритании были впервые созданы селекционные питомники, организовано племенное животноводство. Племенными животными Великобритания снабжала многие страны. Во 2-й половине 19 в. повысился интерес к выведению новых сортов растений. В Германии Ф. Ахард заложил основы селекции сахарной свёклы на повышенное содержание сахара и высокую урожайность. В Европе и Америке были созданы промышленные семенные фирмы, крупные селекционно-семеноводческие предприятия. В 1774 под Парижем основана селекционная фирма «Вильморен», снабжающая семенами всю Францию и экспортирующая их во многие страны. В США опытно-селекционые станции и лаборатории были организованы в каждом штате. Селекцией занимались также семеноводческие компании. Л. Бёрбанк вывел сорта плодовых и декоративных растений. В это же время в США, Франции, Великобритании, Швеции и других странах проводилась большая работа по сбору растительных ресурсов, интродукции растений. Растительные коллекции стали исходным материалом для выведения новых сортов. Большое влияние на развитие селекции оказали открытия в области ботаники, зоологии, микроскопической техники. С изобретением специальных приборов, инструментов, машин селекционный процесс всё более механизировался, Несмотря на значительные успехи, промышленная селекция была лишена тех научных предпосылок, которые позволили ей в дальнейшем превратиться в теоретически обоснованную селекционную науку. Селекционеры 18-19 вв. действовали лишь на основании опыта и интуиции, хотя и применяли многие современные методы. Решающую роль в возникновении научной селекции сыграло эволюционное учение Ч. Дарвина, становление и развитие общей генетики, а затем генетики растений и генетики животных, радиационной генетики.
В России началом развития научной селекции считается 1903 - год организации Д. Л. Рудзинским при Московском сельскохозяйственном институте селекционные станции, на которой были выведены первые в стране сорта зерновых культур и льна. Больших успехов достигла селекция после Октябрьской революции 1917. В 1921 был принят декрет «О семеноводстве», подписанный В. И. Лениным, заложивший основы единой государственной системы селекционно-семеноводческие работы в СССР. В 20-30-е гг. создана сеть новых научно-исследовательских селекционных учреждений, организовано государственное сортоиспытание, проводится сортовое районирование, развернулись большие генетические и селекционные исследования. Открытый Н. И. Вавиловым гомологических рядов закон в наследственной изменчивости, обоснованные им теория центров происхождения культурных растений, эколого-географические принципы С., учение об исходном материале растений и иммунитете растений стали широко использовать в селекционной практике.
Селекция за рубежом.
Применяя те же методы, что и в СССР, селекционеры ряда стран добились больших успехов.