Генофонд тварин

ГЕНОФО́НД ТВАРИ́Н Генофонд виду або популяції формується під впливом природ. добору і перебуває в стані постійної динаміки, оскільки на нього діють мутації і рекомбінації генів, міграції особин, різні форми ізоляції тощо. У результаті генет. процесів, що відбуваються при статевому розмноженні, в популяції постійно з’являються особини — носії певної частини генет. інформації, притаманної генофонду, реалізація якої (іноді часткова) визначає її властивості. З позицій відносно молодого напряму генетики — геноміки — генофонд виду, породи, внутр.-пород. структур. одиниць (зонал. типів, заводських стад та ін. мікропопуляцій) можна розглядати як сукупність генотипів, які визначають якісні і кількісні характеристики відповідних груп тварин. При дослідженні Г. т. переважно вирішують завдання оцінки їхньої генет. структури за родоводами з урахуванням рівня продуктивності та ін. селекц. ознак. Неодмінним елементом оцінки генофонду порід є характеристика їхньої структури за частотами алельних варіантів генів або за варіабельністю поліген. ознак. З погляду вирішення селекц. завдань провідне місце в аналізі генофонду займає добір тварин, які відповідають селекц. вимогам. При його здійсненні особливу увагу звертають на інтеграл. оцінку племін. матеріалу. При цьому за макс. реалізацією генет. інформації, яка визначає формування продуктивних ознак, встановлюють генет. потенціал відповідної популяції або мікропопуляції тварин. Г. т. характеризують у першу чергу за ознаками продуктивності відповідно до їхнього госп. призначення. Важливою складовою його дослідження є аналіз за спадковозумовленими поліморфними системами — групами крові, білками молока і крові, ДНК-маркерами. Генофонд порід с.-г. тварин, як правило, ототожнюють з їхніми племін. ресурсами, складовими яких є племінні тварини, їхні гамети — сперма, яйцеклітини, ооцити, а також зародки. Зважаючи на госп. призначення і чисельність, вирізняють осн. і додатковий (резерв.) генофонд порід. Широке коло завдань розвитку галузі тваринництва безпосередньо або опосередковано пов’язане з питаннями, які стосуються генофонду с.-г. тварин. Особливо актуальною є проблема його інвентаризації, яка передбачає створення бази для вирішення комплексу питань аналізу, дослідж. і рац. використання племін. ресурсів тварин. Вона охоплює їх осн. складові, починаючи від обліку генів, які визначають спадковозумовлені ознаки виду, що вивчається, і закінчуючи інтеграл. поєднаннями генів на рівні порід, внутр.-пород. типів, ліній і маточних родин. На рівні досліджуваного виду тварин характеристику його генофонду забезпечує інформація зоотех. та племін. обліку, на основі якої формують заг.-держ. реєстр племін. (генет.) ресурсів коней, великої рогатої худоби, свиней, овець, птиці, риби, кролів, звірів, бджіл та шовкопряда. У системі племін. роботи з окремими видами с.-г. тварин Законом України «Про племінну справу у тваринництві» передбачено генет. експертизу походження і виявлення аномалій у племін. тварин. Для контролю походження і генет. сертифікації племін. матеріалу за допомогою імуногенет., біохім. і молекулярно-генет. методів з аналізом поліморфізму ДНК здійснюють тестування племін. тварин, у першу чергу плідників. Це забезпечує створення інформ. бази для інвентаризації алельного складу порід і систем. застосування генет. методів з метою вирішення теор. та практич. питань розведення с.-г. тварин — генет. моніторингу. Осн. його елементи складають банк генет. даних, до якого входять результати імуногенет. тестування й аналізу генотипів тварин за алелями груп крові, поліморфізму білкових систем і ДНК, цитогенет. контролю.

При наявності необхідних даних вивчення генофонду порід полягає у визначенні їхнього алельного складу, розрахунку генних частот окремих алелів, оцінці генет. ситуації у досліджуваній групі (породі, типі, стаді), встановленні специфіки популяцій та їхньої генет. диференціації. Для всебічної оцінки Г. т. важливе значення має тестування за ДНК-маркерами, за допомогою якого виявляють розповсюдженість у породах спадковозумовлених мутацій, зокрема аномалій, викликаних точковою мутацією (заміною одного нуклеотиду в послідовності ДНК). Такі рецесивні мутації у гетерозигот фенотипово не проявляються. Молекулярно-генет. методи, зокрема застосування полімеразно-ланцюгової реакції (PCR), дають змогу виявляти гетерозиготних тварин. У скотарстві методом PCR з подальшим рестрикційним аналізом виявляють рецесивні гени DUМРS (дефіцит уридинмонофосфатсинтетази) і ВLАD (дефіцит адгезивності лейкоцитів). Ці спадковозумовлені захворювання можна попередити шляхом своєчасного вилучення з селекц. процесу плідників з мутантними генами. У свинарстві діагностується чутливість до стресу тварин м’ясних порід, викликана точковою мутацією ріанодинового рецептора RYR-1. У конярстві за допомогою молекуляр. аналізу ДНК методом PCR–RFLP виявляють мутацію Hyperkalemic Periodic Paralysis, яка є результатом заміни цитозину на гуанін у нуклеотидній послідовності гена натрієвого каналу м’язових тканин. Мутація успадковується як аутосомна домінантна ознака і фенотипово проявляється в періодичному паралічі скелет. м’язів, підсиленні скорочення груп м’язів і періодичних катарах верхніх дихал. шляхів. Тестування і визначення генотипів у плідників великої рогатої худоби за локусом гена капа-казеїну з використанням методу PCR дає інформацію про якісні характеристики генофонду порід. Метод PCR з подальшим рестрикційним аналізом дає змогу ідентифікувати генотип капа-казеїну в зразках крові тварин будь-яких статі і віку, у спермі плідників, в ембріонах, що підтверджує ефективність його застосування під час формування стад, продукція яких найбільш придатна для виробництва сиру.

Теор. обґрунтуванням використання спадк. поліморфізму для аналізу генофонду порід є положення, що за розподілом алелів поліморфних систем можна сформувати уявлення про особливості розподілу ін. генів. При цьому найбільш інформативними є багатоалельні генет. системи: у коней — система D груп крові, трансферину і естерази; великої рогатої худоби — системи В, С і S груп крові; свиней — системи Е і L груп крові; овець — система В груп крові, трансферину; курей — система В груп крові, естераза сироватки крові. При аналізі генофонду курей, крім генет. маркерів, визначають до 40-а морфологічних (зокрема у півнів — бл. 10-ти): форма гребеня, мочок, сережок, забарвлення оперення, плесни, яєць, характеристика хвоста, грудей, спини тощо. В ін. видів птиці переважно враховують забарвлення оперення, поліморфні локуси, синтез протеїнів яєць.

За результатами імуногенет. і біохім. тестування тварин різних порід перш за все визначають їхню специфіку з урахуванням кількості й оригінальності алелів. Наступ. етапом генет. аналізу є розрахунок генних частот усіх виявлених алелів. За цими даними визначають коефіцієнт гомозиготності (Са) як суму їх квадратів. Він є критерієм генет. однорідності генофонду аналізованих популяцій і формує уявлення про теоретично очікувану долю гомозигот за досліджуваним локусом при наявності панміксії (вільного парування при однаковій кількості самців і самок у межах досліджуваної сукупності тварин). Порівняння цього коефіцієнта з фактичною частотою гомозигот за відповідним локусом характеризує спрямованість генет. процесів у популяціях або мікропопуляціях.

Аналізом 5-ти порід коней за системою D груп крові виявлено 8 алелів, які з різною частотою зустрілися в досліджуваних популяціях. Основу (63,5 %) української верхової породи коней склали алелі D^agm, D^de і D^dk, новоолександрівської ваговозної породи коней — D^ad і D^dghm (68,9 %), гуцульської породи коней — D^ad, D^de, D^dghm і D^dk (69,6 %), рос. рисистої — D^ad, D^bcm, D^de, D^dk (75 %), орлов. — D^ad, D^bcm і D^dghm (70 %). Специфіку укр. верхової породи визначає алель D^cgm, а для гуцул. властиве поєднання маркерів ваговозів і рисаків. Найбільша мінливість генофонду в укр. верхової і гуцул. порід (Са становить 0,167 і 0,152 відповідно), найконсолідованіший генофонд у новоолександрів. ваговоз. породи (Са становить 0,258). Фактична кількість гомозигот в усіх породах, крім укр. верхової, виявилася меншою від теоретично очікуваної. В укр. верховій зафіксовано їх надлишок на 2,5 %, а в гуцул. та орлов. — дефіцит на 15,2 % і 10,8 % відповідно. Результати аналізу засвідчили заг. неоднорідність генофонду укр. верхової породи та водночас наявність у ній значної кількості гомозигот. генотипів унаслідок однорід. підбору в межах заводських ліній, натомість у новоолександрів. ваговозів при консолідованому генофонді низький рівень гетерозиготності. У гуцул. породі при значній мінливості генофонду зафіксовано макс. гетерозиготність.

Ефективність аналізу генофонду порід за генет. маркерами підтвердили результати дослідж. ін. видів тварин. Зокрема оцінка його в порід молоч. худоби свідчить про значну мінливість української червоно-рябої молочної породи великої рогатої худоби, зумовлену участю в її створенні неспоріднених порід (голштин. і симентал.) зі значною різноманітністю їх власних генофондів. Унаслідок цього однорідність генофонду цієї худоби значно менша, ніж української чорно-рябої молочної породи великої рогатої худоби (Са становить 0,054 і 0,164 відповідно). Структурні формування генофонду цих порід — заводські лінії — більш консолідовані. В укр. чорно-рябій молоч. породі коефіцієнт гомозиготності перебуває в межах 0,221– 0,276, в укр. червоно-рябій молоч. — 0,11–0,242. Значну мінливість має генофонд новостворених української м’ясної породи великої рогатої худоби, волинської м’ясної породи великої рогатої худоби, поліської м’ясної породи великої рогатої худоби, у яких коефіцієнт гомозиготності становить від 0,048 до 0,65. Більш консолідовані генофонди герефордів (Са становить 0,219) та м’ясних сименталів амер. селекції (Са становить 0,125). Для оцінки диференціації досліджуваних груп тварин розраховують генет. дистанції між ними, враховуючи частоти маркерних генів, і будують дендрограми, які наочно демонструють їхні генет. взаємозв’язки (див. Рис.).

У цигайської породи овець, асканійської тонкорунної породи овець і асканійського типу багатоплідних каракульських овець виявлено відповідно 15, 12 і 9 алелів системи В. Основу цигай. породи складають варіанти В^b, В^е,В^-,В^bе,В^bсе (67 %), асканій. — В^b,Ве,В^-,В^bе (70,1 %). У багатоплід. каракулю алелофонд найспецифічніший — В^b, В^bе, B^bg і B^beg. Найвищий рівень консолідації генофонду в асканій. тонкорун. породи (Са становить 0,16). Фактичний рівень гомозиготності в усіх породах вищий від теоретично очікуваного на 7,3– 16 %.

Дослідж. генофонду свиней 4-х порід (велика біла порода, українська м’ясна порода свиней, ландрас і дюрок) за системами Е і L груп крові засвідчили певні їх відмінності за розподілом алелів. Велика біла порода має найвищу частоту алелю L^bcgi (0,75), дюрок — L^adhi, ландрас — L^bdfi. За алелями цих систем усі породи відзначаються зниженим рівнем реалізації теоретично очікуваної гомозиготності (60–80 %), при цьому дефіцит гомозигот у середньому за двома алелями досягає 16,8 % в укр. м’ясній і 8,5 % у породі дюрок.

Генет. маркірування генофонду порід дає додаткову інформацію про їхню реальну генет. спільність або диференціацію. Порівнял. характеристика популяцій за частотами імуногенет. і біохім. маркерів дає можливість прогнозувати комбінаційну здатність ліній і порід у свинарстві і птахівництві при створенні високоефективних кросів для одержання гібрид. молодняку. Генет. диференціація батьків. форм забезпечує збільшення ефекту гетерозису, а при споріднених паруваннях відмінності за генами поліморфних систем сприяють зменшенню інбридинг-депресії.

За даними реєстру племін. (генет.) ресурсів с.-г. тварин (станом на квітень 2005), генофонд коней України охоплює понад 10 тис. племін. тварин 14-ти порід, яких розводять на 25-ти кінних заводах і у 18-ти племін. репродукторах. Серед верхових — чистокровна верхова, араб. чистокровна, ганновер., донська, будьоннів., тракененська, а також укр. верхова (бл. 2-х тис. голів на 10-ти кінних заводах і у 38-ми племін. репродукторах). Поширені в Україні рос. й орлов. рисисті породи (на 6-ти кінних заводах і у 25-ти репродукторах); є незначна кількість коней легкозапряжного типу латвій. запряжної і торій. порід, рад. і рос. ваговозів. Серед порід коней, створених в Україні, — новоолександрів. ваговозна (на 1-му кінному заводі та у 16-ти репродукторах) та гуцульська (у 7-ми репродукторах).

Генофонд великої рогатої худоби представлений породами молоч., молочно-м’ясного та м’ясного напрямів продуктивності. 54 % племін. ресурсів молоч. і м’ясо-молоч. худоби складає укр. чорно-ряба молочна порода, генофонд якої зосереджено на 83-х племін. заводах і у 370-ти репродукторах 23-х обл. і АР Крим. Поширена також укр. червоно-ряба молочна порода (бл. 110-ти тис. голів у 205-ти племін. господарствах 18-ти обл.). Молочні породи червоного кореня — червону степову породу великої рогатої худоби, українську червону молочну породу великої рогатої худоби, червону польську худобу, англерську — розводять на 15-ти племін. заводах і у бл. 180-ти репродукторах, голштин. (бл. 10-ти тис. голів) — на 17-ти племін. заводах і у 19-ти репродукторах. Племінне поголів’я молочно-м’ясних порід — бл. 30-ти тис. голів. Більшу його частину складають симентал. та породи бурого кореня: швіцька, лебединська порода великої рогатої худоби, бура карпатська худоба. Дві останні, білоголову українську породу та пінцгау віднесено до розряду малочисельних, що передбачає необхідність збереження їхнього генофонду. Генофонд м’ясної худоби складають 13 порід заг. кількістю бл. 30-ти тис. голів. Серед них — абердин-ангус (бл. 10-ти тис. голів на 6-ти племін. заводах і у 60-ти репродукторах 17-ти обл.) та волин. (понад 6 тис. голів на 8-ми племін. заводах і у 17-ти репродукторах), укр. (бл. 3-х тис. голів на 4-х племін. заводах і у 5-ти репродукторах) і поліс. (бл. 3-х тис. голів на 4-х племін. заводах і у 19-ти репродукторах) м’ясні породи. Значний ареал охоплюють симентал. (4 племінні заводи і 35 репродукторів) та південна (2 племінні заводи і 7 репродукторів) м’ясні породи. Існує незначна кількість поголів’я таких порід, як герефорд, лімузин, п’ємонтезе, шароле, світла аквітанська, салерс. Спец. комплекс заходів застосовують для збереження генофонду сірої української породи великої рогатої худоби.

У генофонді овець України — тонкорунні, м’ясо-вовнові і смушкові породи. Серед них — цигай. (понад 20 тис. голів на 4-х племін. заводах і у 17-ти репродукторах), асканій. тонкорунна (понад 15 тис. голів на 6-ти племін. заводах і у 19-ти репродукторах), прекос (бл. 7-ми тис. голів на 4-х племін. заводах та у 20-ти репродукторах), асканійська м’ясо-вовнова порода овець та українська м’ясо-вовнова порода овець з кросбредною вовною (заг. кількість — 6 тис. голів), українська гірськокарпатська порода овець (бл. 2-х тис. голів у 12-ти племін. репродукторах). У низці репродукторів представлені тварини кавказ. тонкорун., темноголової латвій., романів., пн.-кавказ., полварс порід кількістю 100–500 голів. Смушкові породи овець заг. кількістю понад 7 тис. голів представлені переважно каракульською з багатоплід. і асканій. пород. типами, зосередженими на 3-х племін. заводах і у 9-ти репродукторах та сокільською породою овець — на 1-му племін. заводі й у 2-х репродукторах.

У генофонді свиней України — 10 порід заг. чисельністю понад 400 тис. голів, які розміщені на 99-ти племін. заводах і у 507-ми репродукторах. Найчисельнішими є велика біла (бл. 300 тис. тварин на 61-му племін. заводі і у 409-ти репродукторах усіх регіонів України), укр. м’ясна (понад 15 тис. голів на 8-ми племін. заводах і у 22-х репродукторах) породи, миргородська порода свиней (понад 10 тис. голів на 3-х племін. заводах і у 6-ти репродукторах), українська степова біла порода свиней (понад 10 тис. голів у 6-ти племін. заводах і у 16-ти репродукторах), полтавська м’ясна порода свиней (бл. 10-ти тис. голів на 6-ти племін. заводах і у 15-ти репродукторах). Як батьків. форму найчастіше використовують тварин м’ясної породи ландрас, поголів’я якої на 4-х племін. заводах і у 20-ти репродукторах становить 15 тис. голів. У 12-ти господарствах знаходиться бл. 5-ти тис. голів червоно-поясної спеціаліз. лінії, створеної на основі схрещування великої білої породи, ландрасів, гемпширів, дюроків, а також полтав. м’ясного типу. Її тварини червоної масті з нешироким білим поясом із боку лопаток, міцної конституції, невибагливі до годівлі й умов утримання. Як батьків. форма лінія виявляє високий рівень комбінацій. здатності з материн. формами ін. порід. Невелика кількість госп-в зберігає генофонд дюроків, великої чорної, уельської порід та української степової рябої породи свиней.

До генофонду с.-г. птиці України належить 7 видів. Найпоширеніші кури яєчного і яєчно-м’ясного напрямів продуктивності, зокрема леггорн білий (осн. порода для створення яєчних ліній і кросів), род-айланд (понад 160 тис. голів у 3-х племін. птахорозплідниках; застосовують для виведення нових порід і високопродуктив. кросів яєчних курей), адлер. срібляста (понад 100 тис. голів у 5-ти птахорепродукторах), полтавські глинясті кури (понад 15 тис. голів на 1-му племін. заводі та у 3-х птахорепродукторах). На колекцій. фермі курей Інституту птахівництва УААН (с. Бірки Зміїв. р-ну Харків. обл.) зберігають італій. куріпчасту, каліфорній. сіру, сусекс світлий, австралорп, юрлівську голосисту, голошийну, мармурові породи, українську ушанку, українську чубату породу курей. Співробітники Інституту створили генет. лінії, які при схрещуванні дають можливість у добовому віці сортувати молодняк за статтю (аутосексування). Найпоширеніші породи качок — пекінська (племінне поголів’я — бл. 5-ти тис. у 5-ти птахорепродукторах), а також качки української породної групи (у 3-х птахорепродукторах), чорні білогруді (у 2-х птахорепродукторах), виведені схрещуванням місцевих білогрудих качок з пекінськими і хакі-кемпбелл. Серед 9-ти порід гусей, яких розводять в Україні, — великі сірі гуси (понад 50 тис. голів), італій. білі гуси (50 тис. голів у 16-ти птахорепродукторах), горьков. порода (понад 35 тис. голів у 10-ти птахорепродукторах). В окремих господарствах утримують велику білу, кубан. сіру, ромен., тулузьку, ліндовську породи і легард. Племінні ресурси індиків в Україні зосереджені на 1-му племін. заводі й у 6-ти репродукторах. Основу генофонду складають бронзові і білі широкогруді породи. Крім того, поширена біла моск. порода. Нині в Україні набуває пром. характеру розведення перепелів (у 7-ми птахорозплідниках поголів’я дорослої птиці становить понад 80 тис. голів, їхня середня несучість — 290 шт. яєць на рік) і страусів (у 5-ти птахорозплідниках 1 тис. голів дорослої птиці). У колекцій. стаді Інституту птахівництва УААН зберігається генофонд цесарок.

Генофонд кролів України представляють 8 порід, серед яких — сірий велетень і білий велетень (понад 3 і 1 тис. голів відповідно), зосереджені у 4-х племін. господарствах, рад. шиншила (понад 3 тис. голів на 1-му племін. заводі та у 4-х репродукторах), виведена шляхом схрещування шиншили і білого велетня, сріблястий (бл. 0,5 тис. голів). Такі породи кролів, як рекс, метелик, новозеланд. червоні, розводять переважно кролівники-аматори.

Основу генофонду риб складає короп заг. кількістю поголів’я бл. 6-ти тис. Найрозповсюдженіші укр. луската (понад 3 тис. голів) з нивків. і любин. внутр.-пород. типами, укр. рамчаста з любин. внутр.-пород. типом, середньоруська породи. На 3-х племін. заводах і у понад 10-ти репродукторах розводять товстолобиків строкатого і білого, амура білого, маточне поголів’я яких становить бл. 5-ти тис. У низці племін. госп-в відтворюють генофонд малочисел. видів: осетра рос., стерляді, буфало великоротого, сома канального, веслоноса.

У звірогосподарствах України розводять 3 види звірів, зокрема норки (бл. 20-ти тис. на 2-х племін. заводах і у 10-ти репродукторах; мають 12 типів забарвлення хутра, найпоширеніші — темно-коричневі, зустрічаються також сапфірові та сріблясто-блакитні), нутрії — рослиноїдні гризуни стандартної і білої азерб. пород. груп. В 3-х звірогосподарствах розводять сріблясто-чорних лисиць, виведених у результаті мутації диких червоних лисиць, розповсюджених у Пн. Америці та Канаді.

Для генофонду бджіл актуал. є проблема чистопород. розведення карпатської породи бджіл та української степової породи бджіл. Бл. 7-ми тис. бджолосімей укр. степ. породи зосереджені на 3-х племін. заводах, у 6-ти розплідниках і 8-ми пасіках, понад 3 тис. бджолосімей карпат. породи — у 12-ти племін. господарствах. Поширені також поліські бджоли.

Створено високопродуктивні породи шовковичного шовкопряда: Мерефа 6, РС-2, українська 1, 2, 11, 13, 14, 15, 18, українська нова, українська фіброїнова, УС-4. Їх генофонд зберігається у вигляді кладок грени (яєць), які відтворюються щороку. Термін зберігання грени — до 1-го року. Репродуктори порід — Інститут шовківництва УААН (м. Мерефа Харків. обл.) і племін. цех Миргород. гренаж. заводу (Полтав. обл.).

Інтенсифікація генет. процесу шляхом використання найкращого генофонду продуктивних порід с.-г. тварин призводить до зменшення чисельності або майже повного заміщення місцевих абориген. порід. При цьому зникають цінні гени і генні комплекси, що зумовлюють низку господарсько цінних якостей племін. матеріалу, зокрема пристосованість до місцевих умов, резистентність, міцність конституції, високу плодючість тощо. З огляду на це, а також з метою збереження біол. різноманіття виникла необхідність охорони малочисельних локал. порід. Реалізація заходів збереження генет. ресурсів с.-г. тварин передбачає регулювання їхнього генофонду за допомогою створення генофонд., колекційних стад, у яких здійснюється чистопородне розведення з використанням спец. схем добору і підбору, спрямованих на зменшення негативних наслідків обмеженої кількості племін. матеріалу; кріоконсервації і довготривалого збереження сперми, ооцитів, ембріонів, ДНК у генофонд. банках.

Від 2004 у н.-д. установах УААН започатковано системні дослідж. у межах програми «Збереження генофонду сільськогосподарських тварин». Фахівці Інституту розведення і генетики тварин УААН (с. Чубинське Бориспіл. р-ну Київ. обл.) створюють нац. банк генет. ресурсів с.-г. тварин, у якому накопичують генет. матеріал як осн., так і локал. порід.

Завантажити статтю