Племенная работа

Племенная работа - это система мероприятий, направленных на улучшение наследственных качеств животных, повышение их пород­ности и продуктивности. Базируется она на общебиологических свой­ствах живых организмов (наследственности, изменчивости) и отборе. В основе современной селекции сельскохозяйственных животных ле­жит классическая генетика, особенно учение о наследовании количе­ственных признаков и учение о популяциях.

Наследственность - это присущее всем организмам свойство по­вторять в ряде поколений в той или иной степени одинаковые при­знаки и особенности развития. Обусловлено это передачей в процессе размножения от одного поколения к другому материальных структур клетки, содержащих программы развития из них новых особей. На­следственность проявляется в закономерностях наследования призна­ков, т. е. передачи их от родителей потомкам.

Передача свойств от родителей к потомству никогда не бывает полной, но именно наследственностью объясняется относительная устойчивость видов, пород и типов животных. Чем менее устойчивы в передаче из поколения в поколение отдельные признаки животных, тем труднее вести племенную работу, направленную на сохранение и развитие этих признаков. Наследственные качества организма вы­ражаются прежде всего в характере его реакции (ответа) на всевоз­можные воздействия внешней среды.

Изменчивость - это разнообразие признаков и свойств у особей любой степени родства. Она присуща всем живым организмам, по­этому в природе отсутствуют особи, идентичные по всем признакам и свойствам. В зависимости от при роды, причин, характера измене­ний различают изменчивость наследственную (генотипическую) и не· наследственную (паратипическую) , индивидуальную и групповую, качественную и количественную, прерывистую (дискретную) и не­прерывную, независимую и коррелятивную (соотносительную) и т. д.

Наследственная изменчивость обусловлена возникновением раз­ных типов мутаций и их комбинаций в последующих скрещиваниях. Изменчивость, обусловленную возникновением мутаций, называют мутационной, а обусловленную перекомбинированием генов в ре­зультате скрещивания - комбинационной. На наследственной измен­чивости основано все разнообразие индивидуальных различий.

В понятие ненаследственной изменчивости входят те изменения признаков и свойств, которые вызываются у животных или опреде­ленных групп особей воздействием внешних факторов (питание, тем­пература, освещенность и т. д.). Такие ненаследственные признаки не передаются по наследству и у особей последующих поколений развиваются лишь при наличии условий, в которых они возникли. Такая изменчивость называется модификационной. Пределы нена­следственных изменений определяются нормой реакции генотипа на условия среды.

Отбор. Согласно учению Ч. Дарвина эволюция видов совершается через отбор наследственных изменений. Отбор сохраняет и закреп­ляет незначительные индивидуальные наследственные различия. От­бор бывает искусственный, производимый человеком, и естественный, протекающий под влиянием па организмы факторов окружающей среды.

В результате воздействия на животных факторов окружающей среды из числа организмов с вновь появляющимися изменениями со­храняются лишь те, особенности которых способствуют лучшему ис­пользованию условий внешней среды и лучшему размножению. Бла­годаря изменчивости в каждом новом поколении появляется богатый материал для отбора. Естественный отбор устраняет орга­низмы, не приспособленные к условиям данной среды, и сохраняет наиболее приспособленные, наилучшим образом реагирующие на внешние воздействия, а наследственность способствует сохранению полезных качеств родителей в их потомстве. Так диалектическое единство изменчивости и наследственности, реализующееся под кон­тролем естественного отбора, определяет эволюцию видов в направ­лении все большей приспособленности к конкретным условиям.

Ч. Дарвин указывал, что отбор способствует усилению изменчи­вости в определенном направлении. Однако оно наблюдается лишь до известных пределов разведения животных, в замкнутых группах (линии, стада) наступает относительное снижение изменчивости.

Естественный отбор, оказывая решающее влияние на эволюцию диких животных, имеет существенное значение и в племенной рабо­те с крупным рогатым скотом. Основные природные факторы, кото­рые влияют на сельскохозяйственных животных,- это климат, состав кормов, минеральный состав почвы и воды, специфические паразитар­ные заболевания и др. Практика показывает, что во всех случаях, когда направление искусственного отбора не соответствует характе­ру воздействия указанных при родных факторов, племенное улучше­ние скота малоэффективно.

Генетика - это наука о законах наследственности и изменчивости организмов. Важнейшая задача генетики - разработка методов управления наследственностью и наследственной изменчивостью для получения нужных человеку форм организмов или в целях управле­ния их индивидуальным развитием.

Одно из коренных положений современной генетики состоит в том, что наследственная информация о развитии и свойствах организмов содержится главным образом в молекулярных структурах хромосом, заключенных в ядрах всех клеток организма и передаваемых от ро­дителей потомкам. Биохимические процессы, лежащие в основе инди­видуального развития организма, осуществляются на базе информа­ции, поступающей из ядра.

Основополагающие законы генетики были открыты чешским есте­ствоиспытателем Г. Менделем при скрещивании различных с.ортов гороха (1865 г.). Основные правила наследования качественных при­знаков, установленные Менделем, сводятся к следующему:

1. Правило единообразия первого поколения, согласно которому при скрещивании двух форм, различающихся по какому-либо при­знаку, все особи первого поколения наследуют свойства одного из родителей или занимают по этому признаку промежуточное положе­ние между исходными родительскими формами. Свойство одного из родителей, которое проявляется у потомков первого поколения, на­зывается доминантным (преобладающим), условно обозначается за­главной буквой. Противоположное выражение данного признака, присущее второму из родителей и не проявляющееся у потомков пер­вого поколения, называется рецессивным (скрытым), обозначается прописной буквой. В том случае, когда доминирование бывает не­полным, у помесей первого поколения наблюдается промежуточное наследование.

2. Правило расщепления второго поколения, согласно которому при скрещивании помесей первого поколения между собой в их по­томствe 25 % особей будут иметь наследственность одной из исходных (дедовских) форм, 25 % - второй из этих форм 11 50 % - будут идентичны помесям первого поколения, т. е. своим родителям. Это значит, что во втором поколении имеет место расщепление признака в пропорции 1 : 2 : 1.

3. Третье правило Менделя - независимое распределение призна­ков, или дискретность прерывистость наследственных качеств. Со­гласно этому правилу при скрещивании форм, различающихся по двум или более признакам, каждый из этих признаков наследуется независимо от других. В результате этого во втором поколении по­лучаются особи, у которых наследственные задатки исходных форм находятся во всевозможных сочетаниях. Это независимое распреде­ление признаков и дает возможность в практической племенной работе сочетать у помесного потомства желательные свойства исход­ных скрещиваемых пород. Однако в ряде случаев отдельные призна­ки связаны между собой, и полной независимости в распределении их у потомства нет. Особенно это относится к количественным при­знакам (удой, жирность молока и др.), развитие которых обусловле­но действием многих генов. В отличие от качественных (альтернатив­ных) признаков наследование их определяется не присутствием или отсутствием у данной особи учитываемого свойства, а той или иной степенью его развития, поддающейся количественному измерению.

В табл. 1 приведен ряд качественных признаков крупного рогато­го скота с указанием их доминантности или рецессивности.

                                                                                                                                                            Таблица 1

В современной генетике выделилось много новых направлений.

Одно из них - генетика животных. Это раздел науки, изучающей наследственность и изменчивость сельскохозяйственных, домашних и диких животных. Генетика животных основывается на общегенети­ческих принципах и положениях и использует в основном такие ме­тоды общей генетики, как гибридологический, цитологический, по­пуляционный, онтогенетический, математико-статистический, близне­цовый и др.

Чаще всего у животных наблюдается независимое наследование признаков, обусловленное большим числом хромосом. Например, дип­лоидное число хромосом у крупного рогатого скота составляет 60. Основным методом изучения наследования признаков служит гибри­дологический анализ. Этот метод позволил выяснить характер насле­дования многих морфологических, физиологических и биохимических особенностей.

Большое внимание уделяется генетике биохимических свойств мо­лока и крови животных, в частности, иммуногенетике. Результаты этих исследований используются для контроля за родословными племенных животных, уточнения их происхождения и т. д. При изу­чении генов, обусловливающих биохимические свойства, установлена возможность вести анализ структуры пород, типов и линий, судить о степени их однотипности.

Развитие у животных количественных признаков - величины удоя, содержания жира в молоке и др.- зависит от деятельности многих систем организма. Этим объясняется сложная генетическая природа этих признаков. Установлено, что количественные признаки определяются совокупным действием многих генов с однозначным действием. Последние могут различаться по степени доминирования, вплоть до сверхдоминантных генов, вызывающих гетерозис в первом поколении помесей. Для изучения количественных признаков поль­зуются математико-статистическими методами.

Породы и внутрипородные группы животных (типы, линии) - это популяции, в которых происходит расщепление по многим генам. По­пуляционный метод позволяет изучить распространение отдельных генов в популяциях животных. В простейших случаях при расщепле­нии в популяции по одному или немногим генам, параметрами, ха­рактеризующими популяции, служат частоты отдельных генов. При анализе признаков, зависящих от многих генов, частоты отдельных генов не могут быть установлены, и тогда пользуются коэффициен­том наследуемости - отношением генотипической изменчивости ко­личественного признака к его общей фенотипической изменчивости. Значения коэффициентов наследуемости (от 0 до 1) зависят от спе­цифики признаков, для которых они устанавливаются, а также от степени выравненности условий кормления и содержания, от методов разведения животных. Величина коэффициента наследуемости позволяет определить наиболее подходящие методы селекции и про­гнозировать их результаты.

Методы управления наследственностью. Получение организмов с нужной для человека наследственностью достигается в результате скрещивания, искусственного вызывания скачкообразных изменений отдельных наследственных задатков (мутагенез), увеличения набора хромосом в клетках (полиплоидия), а также путем искусственного отбора особей, обладающих желательной наследственностью.

Скрещивание особей, различающихся по своим наследственным качествам, создает новые комбинации (сочетания) признаков. Выде­ляя удачные сочетания и закрепляя их в потомстве соответствуюши­ми приемами племенной работы, человек формирует нужную ему наследственность. Именно таким путем создано большинство высо­копродуктивных пород крупного рогатого скота.

Под влиянием отдельных факторов внешней среды в естественных условиях происходят скачкообразные изменения наследственности (мутации). Однако желательные мутации крайне редки, поэтому их роль в управлении наследственностью животных несущественна. Най­дены способы искусственного вызывания мутаций с помощью неко­торых химических реагентов (колхицин и др.), температурных воз­действий и радиоактивных излучений. Исследователи добиваются получения направленных мутаций, т. е. таких изменений наследствен­ности, результаты которых можно предвидеть, подбирая соответ­ствующие факторы и дозы их воздействия на хромосомный аппарат. В животноводстве эти методы пока неприменимы, так как из-за рез­ких нарушений процессов жизнедеятельности организма приводят к получению уродливых, нежизнеспособных особей.

В растениеводстве применяют метод управления наследствен­ностью путем увеличения числа хромосом. Вместо обычного двойно­го (диплоидного) набора хромосом с помощью соответствующих воздействий получают организмы с учетверенным набором (тетра­плоиды). Такие полиплоидные организмы обладают зачастую повы­шенной продуктивностью. Однако в животноводстве этот метод не­применим из-за нарушений воспроизводительной функции организма.

Наиболее приемлемым для практики животноводства методом управления наследственностью, кроме скрещивания, является искус­ственный отбор. При этом на протяжении ряда поколений из стада удаляют особей с нежелательной наследственностью. В результате наследственные качества всей группы животных в целом смещаются в нужную для человека сторону.

Следует подчеркнуть, что и скрещивание и систематический искус­ственный отбор могут быть применимы и дать желательный эффект только при соответствующих условиях внешней среды. Наследствен­ность определяет реакцию организма на внешние условия. Следова­тельно, качества животных зависят не только от того, как они реаги­руют, но и на что реагируют, т. е. от конкретной реализации его на­следственных свойств в определенных условиях среды. Изменится среда, иной будет и реализация наследственных возможностей. При плохом кормлении нельзя создать высокопродуктивных животных, так как высокая продуктивность является их наследственным свой­ством отвечать на улучшение кормления наибольшим развитием хо­зяйственно-полезного признака.

Популяционная генетика. Изучает закономерности наследствен­ности не у отдельных особей, а в больших группах животных (ста­до, порода) в зависимости от системы спариваний, отбора и т. д. Популяционная генетика имеет дело в основном с количественными признакам и, обусловленными большим числом генов и связанными со многими функциональными и морфологическими свойствами орга­низма. Основной метод исследований - статистическая обработка материалов с использованием биометрических показателей и формул, основанных на законе больших чисел. Поэтому, получаемые выводы и закономерности применимы только в среднем для группы живот­ных, а не для отдельных особей.

С использованием методов популяционной генетики устанавли­вают степень изменчивости и наследственной обусловленности изу­чаемого признака, его устойчивость, т. е. совпадение количественных характеристик этого признака при повторных оценках животных, связь данного признака с другими признаками или особенностями животных. Современные методы селекции животных базируются на основных положениях популяционной генетики.

Основы биометрии. Биометрия - наука о способах применения принципов и методов теории вероятностей, а также математической статистики в биологии вообще и в зоотехнии в частности. Чтобы получить характеристику группы животных по какому-либо количе­ственному признаку (удою, жирности молока и т. д.), особей прихо­дится распределять на классы по величине этого признака, т. е. строить так называемый вариационный ряд. К основным показателям вариационного ряда относятся средняя арифметическая (обозначает­ся буквой М), ее ошибка и среднее квадратическое отклонение (обо­значается буквой «сигма» σ).

Средняя арифметическая представляет собой как бы точку рав­новесия вариационного ряда, отклонения от которой в сторону уве­личения или уменьшения признака взаимно уравновешиваются. Сред­нее квадратическое отклонение служит мерилом изменчивости вариа­ционного ряда и связано с распределением в нем вариант.

Среднее квадратическое отклонение - величина именованная, она выражается в тех же единицах, что и средняя арифметическая (в килограммах, литрах, сантиметрах и т. д.). Поэтому при сравнении вариационных рядов по двум признакам с разным измерением (на­пример, по удою и жирности молока) степень их изменчивости вы­ражают в относительных величинах. Для этого вычисляют коэффи­циент изменчивости (обозначают CV или С), представляющий собой отношение σ к М, выраженное в процентах:

CV = (σ х 100) / М

Во многих случаях зоотехнику-селекционеру важно знать, какая зависимость между вариацией двух или даже нескольких признаков, изменяются ли эти два признака независимо друг от друга или, мо­жет быть, вариация одного признака в определенной степени связана с вариацией другого, Для этого вычисляют коэффициенты корреля­ции (г) и регрессии (R).

Коэффициент корреляции - величина неименованная, он показы­вает на направление и степень связи между признаками и колеблет­ся от + 1 до -1. Знак при коэффициенте корреляции указывает на направление связи, а абсолютная величина - на ее степень. При пол­ной положительной корреляции r = +1, а отрицательной – r = - l. При отсутствии связи r = 0. Связь между признаками считается высокой, если величина коэффициента корреляции более 0,7, и низ­кой - если менее 0,3,

В отличие от коэффициента корреляции коэффициент регрессии ­величина именованная, он показывает на сколько единиц изменяется один из сравниваемых признаков при увеличении или уменьшении второго на одну единицу измерения. Определяется по формуле:

 Rx/y = r х (σх / σу)

Необходимо помнить, что характер и степень связи между при­знаками определяются не только наследственностью, но и внешней средой. С изменением условий кормления и содержания животных величина связи может существенно изменяться.