ПРЕДМЕТ, МЕТОДЫ И ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ ГЕНЕТИКИ. ЗНАЧЕНИЕ ГЕНЕТИКИ ДЛЯ ПРАКТИКИ.

 

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ

ФЕДЕРАЦИИ

 

ФГОУ ВПО БЕЛГОРОДСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ

СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ

 

 

ШМАЙЛОВ В.В.

КОНСПЕКТЫ ЛЕКЦИЙ ПО ГЕНЕТИКЕ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ЖИВОТНЫХ  

ПРЕДМЕТ, МЕТОДЫ И ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ ГЕНЕТИКИ.

ЗНАЧЕНИЕ ГЕНЕТИКИ ДЛЯ ПРАКТИКИ.

 

Генетика, как биологическая наука. Связь генетики с другими науками.

Генетика – наука о наследственности и изменчивости живых организмов. Свое название получила от греческого слова genesis (происхождение). Датой… Наследственность – свойство живых организмов обеспечивать материальную и… Наряду с явлением наследственности в предмет исследования генетики входит изучение изменчивости. Изменчивость – это…

ЦИТОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАСЛЕДСТВЕННОСТИ

  Снаружи клетка покрыта оболочкой или мембраной. Клеточная оболочка состоит из… В большинстве случаев ядро имеет шаровидную или овальную форму и располагается в центре клетки. Оно служит важным…

ЗАКОНОМЕРНОСТИ НАСЛЕДОВАНИЯ ПРИЗНАКОВ ПРИ ПОЛОВОМ РАЗМНОЖЕНИИ

Открытие законов наследования признаков стало возможным благодаря использованию Г.Менделем метода гибридологического анализа. Сущность этого метода… - для скрещивания подбираются особи, различающиеся между собой по одной, двум… - учет и анализ наследования признаков проводится на протяжении нескольких поколений.

ХРОМОСОМНАЯ ТЕОРИЯ НАСЛЕДСТВЕННОСТИ

Сцепленное наследование признаков. Как мы отмечали в прошлой лекции, независимое наследование призна­ков при ди- и полигибридном скрещивании бывает… Сцепленное наследование признаков открыли в 1906 г, английские генетики… Изучение наследования разных пар признаков и их расщепления при дигибридномскрещивании позволило обнаружить наряду с…

ГЕНЕТИКА ПОЛА

Хромосомная теория определения пола. В 1901 году при изучении хромосомных наборов половых клеток самцов и самок было установлено, что они… Кроме такого типа определения пола, в природе встречаются и дру­гие. Например,…  

МОЛЕКУЛЯРНЫЕ ОСНОВЫ НАСЛЕДСТВЕННОСТИ

Раскрытию ведущей роли ДНК в наследственности предшествовали экс­периментальные работы Ф. Гриффитса (1928), проведенные им по изучению явления… В 1944 году американский микробиолог 0. Эвери с сотрудниками пов­торил… Другой эксперимент, подтверждающий роль ДНК в наследственности, провели американские ученые И.Чейз и Херши. Они…

ОСНОВЫ БИОТЕХНОЛОГИИ

Интерес к будущему биотехнологии и её перспективам огромен. Прежде всего, эта отрасль перспективна с экономической точки зрения. Имеется возможность… Поэтому специалисты по научно-техническим прогнозам и эксперты относят… Уже и сейчас биотехнология существенно воздействует на нашу жизнь. Множество дорогостоящих медицинских и биологически…

МУТАЦИОННАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ

1. Понятия о мутациях и их классификация. Изменчивость организмов является одним из главных факторов эволюции. Биологи различают наследственную и… Комбинационная форма изменчивости представляет собой новое сочетание генов,… Мутационная форма изменчивости связана с изменением наследственных структур организма. В результате мутаций возникают…

ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ОНТОГЕНЕЗА

Термины «онтогенез» и «филогенез» ввел в биологию зоолог Е.Геккель. Термин «онтогенез» означает процесс индивидуального развития особи, «филогенез»… Онтогенез животных включает два основных взаимосвязанных процесса – рост и… Одна из основных проблем биологии – выяснение вопроса: каким образом из одной-единственной клетки возникает множество…

ГЕНЕТИКА ПОПУЛЯЦИЙ.

Популяции являются частью вида. Они встречаются как среди диких, так и культурных растений и домашних животных. В качестве популяции можно… В противоположность популяции, чистая линия представляет собой потомство… Классическую работу по изучению структуры популяции выполнил В. Иогансен. Результаты своих исследований, проведенных…

ИММЛУНОГЕНЕТИКА

Группы крови человека и животных. В пределах вида особи различаются не только по морфологическим признакам, но и по ряду биохимических, которые… Первые сведения о группах крови были получены у человека. В 1900 году…  

НАСЛЕДОВАНИЕ КОЛИЧЕСТВЕННЫХ ПРИЗНАКОВ

Большинство признаков у сельскохозяйственных животных относится к количественным. Величину этих признаков можно измерить и выразить числом. К этим… Разные количественные признаки имеют неодинаковую степень генетической… При изучении наследования количественных признаков используются такие понятия как наследуемость и коэффициент…

ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ИММУНИТЕТА

Иммунитет- это невосприимчивость организма к инфекционным агентам и генетически чужеродным веществам антигенной природы. Главная функция иммунитета… Кроме этой системы, существуют механизмы, обеспечивающие первичную ступень… Неспецифические факторы защиты. Сопротивляемость организма инфекциям зависит не только от иммунно­го ответа, но…

НАСЛЕДСТВЕННЫЕ АНОМАЛИИ И БОЛЕЗНИ С НАСЛЕДСТВЕННОЙ ПРЕДРАСПО­ЛОЖЕННОСТЬЮ. СЕЛЕКЦИЯЖИВОТНЫХ НА УСТОЙЧИВОСТЬ К ЗАБОЛЕВАНИЯМ

 

Генетические аномалии у сельскохозяйственных животных. В результате мутаций у животных и человека возникают различные наследственные аномалии. При составлении родословных фараона Тутанхамона, династии Габсбургов, королевы Виктории были выявлены семейные заболевания. Еще в прошлом веке Маупертиус описал доминантное наследование полидактилии. Нассе установил наследственный характер гемофилии, а английский врач Гаррод доказал рецессивный характер наследования алкаптонурии у человека. В настоящее время у человека известно более 2500 наследственных аномалий. У сельскохозяйственных животных наследственные аномалии изучены еще недостаточно. Наука располагает сведения­ми лишь о нескольких десятках генетических аномалий.

Генетическая аномалия – наследственно обусловленное, нежелательное с точки зрения здоровья популяции и племенного использования, отклоне­ние от нормы. Стойкие отклонения организма и его частей от нормального анатомического строения, возникающие в процессе развития, называются уродством. Наука, изучающая уродства, называется тератологией. Причинами аномалий могут быть наследственные нарушения и влияние среды. В зависимости от этого различают три группы, аномалий: наследственные или генетические, наследственно-средовые и средовые или экзогенные. Причинами первой группы аномалий являются нарушения в генотипе (генные и хромосомные мутации). К этой группе аномалий относятся синдром Дауна и гемофилия у человека, укорочение нижней челюсти, мозговая грыжа и другие - у крупного рогатого скота. Причинами наследственно-средовых аномалий являются как наследственные дефекты, так и влияние среды. Это самая многочисленная группа заболеваний. К ним относятся: туберкулез, лейкоз, болезни сердца и т. д. Средовые болезни, обусловлены исключительно факторами среды, например травмы, ожоги, авитаминозы, обморожения и др.

По числу генных локусов, влияющих на проявление аномалий, различают моногенные и полигенные болезни. Полигенное наследование характерно для болезней с наследственной предрасположенностью.

Типы наследования аномалий. Определение типа наследования аномалий, имеет важное значение в целях разработки селекционных методов для их профилактики у приплода. Тип наследования аномалий обычно определяется на основании анализа родословных, в которых должны быть записаны сведения о характере аномалий. Различают три типа наследования аномалий: аутосомно-рецессивный, аутосомно-доминантный и сцепленный с полом.

При аутосомно-рецессивном типе наследования аномалия определяется рецессивным геном локализованным в аутосомах. Это наиболее часто встречаемый тип наследования, который проявляется в одинаковой степени у самцов и самок. При аутосомно-рецессивном типе наследования аномальное потомство появляется обычно у здоровых родителей. Когда же мы начинаем анализировать родословную, то выявляется, что подобная аномалия встречалась когда-то у потомков обоих родителей или их общего предка. Ниже приводится родословная животного Х с аномалией «мозговая грыжа».

 

Х (аа) − мозговая грыжа

 

Д (Аа)	К (Аа)
В (Аа)	Р	С	Т (Аа)
М (аа)	О	Е	Л	Б	Ф	Ж	Ч (аа)

 

При аутосомно-доминантном типе наследования аномалия обусловлена доминантным геном, локализованным в аутосоме. Признаки, обусловленные доминантными генами, как правило, проявляются в гомо- и гетерозиготном состоянии, при доминантном типе наследования пропуска поколений не бывает; каждый аномальный потомок имеет аномального родителя. Причём при таком типе наследования аномалия обычно встречается в одной половине родословной.

При сцепленным с полом типе наследования аномалия проявляется, как правило, у особей одного пола. Это связано с локализацией мутантного гена в Х-хромосоме. Примером сцепленного с полом наследования мо­жет служить заболевание гемофилией и дальтонизм у человека.

Генные аномалии у животных. У сельскохозяйственных животных изу­чено около сотни наследственных болезней, которые наследуются в соот­ветствии с законами Менделя. Частота наследственных аномалий может быть различной в разных породах и стадах. Среди них такие, как укоро­чение нижней челюсти, волчья пасть и заячья губа, мозговая грыжа, во­дянка головного мозга, бульдогообразная карликовость и другие. Относи­тельная частота отдельных аномалий в каждой породе или популяции может быть различной. В костромской породе наиболее часто встречается анома­лия головы - укорочение челюсти, в ярославской породе - синдактилия, в холмогорской - контрактура мышц, в черно-пестрой - пупочные грыжи. У крупного рогатого скота в Германии значительный удельный вес среди наследственных дефектов приходится на центральную нервную систему (21%). Второе место по частоте регистрации (14%) занимает комплексная аномалия - сочетание пупочных грыж с расщеплением брюха и плода в це­лом. В среднем в популяциях частота животных с дефектами составляет около 1%. Однако этот показатель зависит от полноты и точности регист­рации аномалий. Кроме этого, не все аномалии можно установить визуаль­но. Многие из них связаны с мутациями, вызывающими нарушение синтеза различных веществ, выявление которых возможно только специальными ме­тодами.

Особую роль в распространении генетических аномалий, как у крупно­го рогатого скота, так и у животных других видов могут сыграть произ­водители. От каждого производителя при искусственном осеменении можно за год получить сотни и тысячи потомков. Если такой производитель ока­жется носителем мутации, то она быстро распространиться в породе.

Так, в результате интенсивного использования быка Принца Адольфа в Швеции и последующего инбридинга на него частота бесшерстности в от­дельных стадах повысилась до 5%. В потомстве отдельных быков чер­но-пестрой породы и шароле в США регистрировали случаи рождения карли­ковых телят с частотой 23%.

Много наследственных аномалий зарегистрировано и у свиней. В Да­нии при паталогоанатомическом исследовании 6,6 тысяч павших поросят у 25,6% были обнаружены недоразвитие клапанов и другие дефекты сердца, у 23,1% поросят найдены различные нарушения двигательной системы, у 5,9% поросят- аномалии нервной системы. Довольно часто у свиней регистри­руются такие наследственные заболевания, как крипторхизм и кратерность сосков. Согласно закону гомологических рядов наследственной изменчивости эти же наследственные дефекты встречаются и у других видов сельскохозяйственных животных.

Болезни с наследственной предрасположенностью. Наиболее важное значение для животноводства и ветеринарии имеет огромная группа болезней, в развитии которых наследственность играет большую или меньшую роль. Это болезни с наследственной предрасположен­ностью или наследственно-средовые болезни. Удельный вес этой группы составляет около 92%. К наследственно-средовым болезням относят: мас­тит, туберкулез, бруцеллез, злокачественные новообразования и др.

Ученым и практикам-животноводам давно известны факты устойчивости и восприимчивости некоторых видов, пород, родственных групп и отдель­ных животных к тем или иным болезням.

Генетическая природа болезней с наследственной предрасположен­ностью мало изучена. Для этой группы болезней характерны: полигенное контролирование устойчивости и восприимчивости, непрерывный переход от выраженных форм болезни до нормы, незначительные различия между попу­ляциями. По фенотипу животных в отношении болезней с наследственной предрасположенностью можно разделить на два класса - здоровые и боль­ные. Заболевают животные при достижении соответствующего порога дейс­твия активных аллелей и определенного уровня условий среды. Следует помнить, что наследственно восприимчивые животные не заболевают, если нет возбудителя болезни.

Устойчивость или восприимчивость к болезням иногда зависит от од­ного или немногих генов, но чаще определяется множеством локусов.

Методы изучения наследственной резистентности. Существует нес­колько основных подходов к изучению генетической обусловленной ус­тойчивости и восприимчивости животных к болезням. Это близнецовый ана­лиз, выявление породных, межлинейных и межсемейных различий, селекци­онный эксперимент, анализ связи заболеваний с маркерными генами, популяционно-статистический анализ и др.

Близнецовый метод дает возможность определить роль наследствен­ности и среды в этиологии болезни. Для этого определяют конкордантность и дискордантностъ. Конкордантность - это сходство по проявлению болезни у обоих близнецов, а дискордантностъ - это явление, при котором данный признак имеется лишь у одного близнеца. Сходство между од­нояйцовыми близнецами при различных болезнях выше, чем между двухяйцо­выми. У человека конкордантность однояйцовых близнецов по туберкулезу равна 74%, рахиту – 88%, сахарному диабету 84%. Близнецовый метод позволяет получить доказательство генетической детерминации устойчивости к болезни.

Межпородные и межлинейные различия по устойчивости к болезням свидетельствуют о роли генетических факторов в детерминации этого признака. Из практики животноводства известно, что местный якутский скот более устойчив к туберкулезу, чем животные черно-пестрой и сим­ментальской пород. Установлено также, что у быков, у которых отмечен высокий процент дочерей, больных лейкозом в данном хозяйстве, эти осо­бенности проявлялись и в других хозяйствах. Таким образом, для повыше­ния устойчивости животных к заболеваниям нужно вести селекционную ра­боту с устойчивыми группами животных.

При селекционном эксперименте группу животных подвергают зараже­нию тем или другим возбудителем. Животных, которые не заболели при ис­кусственном заражении, считают устойчивыми, и с ними ведут работу по созданию устойчивых групп. Однако этот метод связан с нанесением эко­номического ущерба хозяйству и возможностью распространения инфекций, поэтому в практической работе он имеет ограниченное применение.

При использовании популяционно-статистического метода вычисляют такие генетические параметры, как коэффициенты наследуемости и генети­ческой корреляции, а также коэффициент повторяемости и частоты генов. Так, коэффициенты наследуемости устойчивости составляют: к лейкозу 0,3, бруцеллезу - 0,2, туберкулезу - 0,1. маститу - 0.1, болезням ко­нечностей - 0.13.

Мастит - воспаление молочной железы. Причинами заболевания могут быть биологические (стафилококки, стрептококки и др.), плохие условия кормления и содержания, нарушения технологии доения и др. Заболеваемость коров маститом во многих странах достигает 50%. Анализ заболеваемости более 19 тысяч коров показал, что мастит чаще встречается у черно-пестрого, красного степного и симментальского скота (26, 23 и 20% соответственно). У бурого скота это заболевание обнаружено у 15% животных, а у буйволиц - всего лишь у 0,5%.

Между заболеваемостью матерей и дочерей маститом существует поло­жительная корреляция. В некоторых стадах заболеваемость дочерей, про­исходящих от мастных матерей, в 1.5-2 раза выше, чем от здоровых ма­терей. Влияние быков на резистентность дочерей к маститу составляет 14-19% .

Исследования, проведенные в одном из племзаводов по разведению красного степного скота, выявили различия по устойчивости к маститу коров разных линий. Более существенные различия были у дочерей разных быков:

 

 

Клички быков % устойчивых дочерей

 

Каркас 56,6

Хейземер 33,3

Ландыш 12,5

Чобот 41,5

Ликер 20,0

Уран 11,5

 

Все это указывает на возможность борьбы с маститом методами целе­направленной селекционной работы.

Туберкулез - инфекционная болезнь человека и животных. Это забо­левание до сих пор представляет мировую проблему для здравохранения и животноводства. Исследованиями обнаружены межпородные различия устойчивости к этому заболеванию. Выявлены различия и в устойчивости потомков разных быков (9,1 - 51,7%). Коэффициент наследуемости устойчивос­ти скота к туберкулезу колеблется в разных стадах от 0,1 до 0,3. Конкордантность у однояйцовых близнецов составляет 60%. Установлено, что устойчивость к туберкулезу наследуется полигенно.

Бруцеллез - хроническая инфекционная болезнь животных и человека, вызываемая бактериями группы Brucella. У многих животных проявляется абортом, задержанием последа и расстройством плодовитости. Бруцеллезом редко болеют лошади, а крупный рогатый скот и свиньи более чувстви­тельны к нему. Частота заболевания потомства разных быков от 9 до 52%. Различия в семействах по устойчивости к бруцеллезу составляют 0-61%. Коэффициент наследуемости устойчивости 0,19, конкордантность у близне­цов - 64%.

К числу заболеваний крупного рогатого скота, наследственная ус­тойчивость к которым давно уже доказана, относится пироплазмоз. Из­вестно, что зебу очень редко заболевает пироплазмозом, а при заболева­нии переносят его легко, тогда как крупный рогатый скот поражается часто, и в результате заболевания наблюдается большой отход животных. Помеси зебу наследуют устойчивость к пироплазмозу, что и позволило создать стада устойчивых животных.

Селекция животных на устойчивость к заболеваниям. В опытах на мышах и крысах многократно доказана возможность селекции на резистентность к различным болезням. Выведены линии мышей, устойчивых к лейкозу, сальмонеллам и другим возбудителям. Важен тот факт, что достигнутая в результате отбора резистентность может дли­тельно сохраняться.

Убедительные результаты при селекции на устойчивость к болезням получены в птицеводстве. Большой экономический ущерб здесь приносит пуллороз (тиф). Эта инфекционная болезнь куриных, вызываемая бактерия­ми рода Salmonella, характеризуется поражением кишечника, паренхиматозных органов и яичников.

Робертс и Кард в течение четырех лет проводили селекцию на резистентность к пуллорозу путем искусственного заражения кур породы белый леггорн. В результате этой работы выживаемость кур после заражения стандартной дозой возбудителя была 70% против 28% в контроле. Хатт с сотрудниками показал эффективность непрямой селекции кур на устойчивость к пуллорозу. В качестве признака устойчивости он использовал быстрое повышение температуры тела, что, по-видимому, связано со ско­ростью образования антител.

Примером успешной селекции крупного рогатого скота на устойчивость к клещам является выведение в течение 25-летней работы породы австралийский молочный зебу. Новая порода получена путем скрещивания зебу с европейскими породами и несет около 20-40% крови зебу. Она с успехом разводится в зоне тропического климата, имеет достаточно высо­кую продуктивность и не поражается клещами.

Непрямая селекция на резистентность. Заражение животных возбуди­телями болезни с целью выявления устойчивых и восприимчивых особей в большинстве случаев неприемлемо. Поэтому изучается возможность непря­мой селекции по генетическим или биохимическим маркерам. Маркерные признаки должны иметь достаточно тесную корреляции с резистентностью к болезни, высокую наследуемость и повторяемость и раннее проявление. Наиболее перспективны для этих целей группы крови и полиморфные систе­мы белков.

Одним из индикаторов устойчивости к раку глаз и глазных век у скота герефордской породы является пигментация вокруг глаз. В условиях интенсивной солнечной радиации животные с пигментированными веками меньше болеют раком глаз.

Маркерами резистентности к бактериальным болезням могут быть: ин­тенсивность продукции антител, титр иммуноглобулинов, количество В-лимфоцитов и др.

Однако, несмотря на некоторые успехи и теоретические работы, пока­зывающие возможность проведения успешной селекции на резистентность у нас в стране и за рубежом, в настоящее время не созданы породы и группы животных, устойчивых к тем или иным заболеваниям. Эта работа зат­рудняется целым рядом факторов. К этим факторам относятся: сложная природа наследуемости устойчивости, невозможность широкого искусствен­ного заражения для выявления резистентных животных, отсутствие надеж­ных маркеров устойчивости, быстрая изменчивость патогенов и др.

Установлено, что генетическая устойчивость к одному виду патоге­нов не сопровождается резистентностью к другим видам. Поэтому нельзя создать породу, устойчивую к различным заболеваниям одновременно. Для повышения устойчивости животных к болезням селекционер должен выполнить следующие мероприятия:

- организовать диагностику болезней и учет их в племенных каточках;

- проводить генеалогический анализ стада и выявлять семейства и линии устойчивые и восприимчивые к болезням;

- отбирать молодняк на племя от матерей отличающихся устойчивостью к болезням;

- постоянно оценивать производителей по устойчивости и восприим­чивости потомства к болезням и признакам продуктивности.

Для осуществления всех мероприятий по селекции животных на устой­чивость к болезням необходимо творческое сотрудничество зоотехни­ков-селекционеров, ветеринарных врачей и генетиков.

 

Лекция 15

 

ГЕНЕТИКА КРУПНОГО РОГАТОГО СКОТА, СВИНЕЙ, ОВЕЦ И ПТИЦЫ

К селекционным признакам в скотоводстве относят: величину удоя за лактацию, содержание жира и белка в молоке, живую массу, морфо-функциональные… Цитогенетическая характеристика крупного рогатого скота. Нормальное диплоидное…