Главная » Статьи » Генетика крупного рогатого скота |
Крупный рогатый скот. В кариотипе его содержится 60 хромосом. Впервые их подсчитал Краллингер в 1927 г. Обнаружены разные формы числовых и структурных аномалий кариотипа, которые сочетаются с нарушением плодовитости, эмбриональной смертностью, интерсексуальностью, злокачественными процессами (лейкоз, саркома и др.), врожденными уродствами и некоторыми генетическими аномалиями обмена веществ, болезнями животных. Числовые аномалии кариотипа (анеуплоидия). Числовые аномалии хромосом относят к вновь возникающим мутациям. Однако имеются исследования, которые показывают, что может быть семейная предрасположенность к анеуплоидии. Так, Герцог, Хен и Олишлегер при описании шести случаев трисомий по 17-й хромосоме (новой форме трисомий у крупного рогатого скота), сочетающейся с синдромом общего недоразвития телят (нанизм), гидроцефалией, микрофтальмией, аномалиями сердца и крипторхизмом, указывают на генетическую предрасположенность к нерасхождению хромосом. С. Г. Куликова (1991) обнаружила трисомию по 19-й паре хромосом, которая ассоциировалась с прогнатией нижней челюсти у теленка. Гаметы с трисомией, моносомией, нуллисомией и полисемией обычно вызывают летальный исход уже на ранних стадиях эмбрионального развития и являются продуктом нарушения спермио- или овогенеза у носителей транслокаций. После рождения наблюдают числовые нарушения только по мелким аутосомам и половым хромосомам. Полиплоидия. Увеличение числа наборов хромосом — полиплоидию наблюдали как в соматических, так и в половых клетках в мозаичной форме, т. е. как определенный процент клеток с аномальным набором хромосом. Привлекает внимание работа Г. К. Исаковой, В. И. Евсикова, Д. К. Беляева (1976) на норках. В ней они показали, что 11,9 % имплантированных эмбрионов имеют триплоидию, мозаицизм 2п/3п или 2п/4п. Анализ полиплоидии в сперматогенном эпителии самцов норок с неудовлетворительной воспроизводительной характеристикой показал статистически достоверное повышение частоты полиплоидных клеток по сравнению с соответствующим показателем у животных с нормальной плодовитостью (5,9 и 9,6 % соответственно). Анализ полиплоидии в костном мозге самок и самцов с различной воспроизводительной характеристикой также показал статистически достоверные различия по уровню полиплоидии: частота полиплоидных клеток у самок и самцов с нормальной плодовитостью составила 0,5 и 0,7 % соответственно, у животных с неудовлетворительной воспроизводительной характеристикой (давших в приплоде в 2 раза меньше телят) — 0,9 и 1,4 %. Высокий процент полиплоидных клеток наблюдали у крупного рогатого скота с раздвоенным крупом — доппельленднеров с врожденным пояснично-крестцовым уродством телят, где частота полиплодии была выше 10 % (максимально 40 %) (А. И. Жигачев, 1979; Герцог, Хен, Файнас, 1983). Частота транслокаций при обследовании пород была неодинаковой и составила у швицкой, айрширской пород — 12,8 %, у симментальской в Англии — 4,8, в бывшем СССР — 5 % у быков на племпредприятиях, 10 — у коров и 18 — у ремонтных быков (А. И. Жигачев и др.), у шароле в Англии — 12,8, у лимузинов во Франции — от 4 до 14 %. Транслокация 1/29 хромосом снижает плодовитость крупного рогатого скота, по отдельным расчетам, на 3,5—10 % и выше. Причины снижения плодовитости связаны с тем, что у гетерозиготных носителей робертсоновской транслокации образуются гаметы S несбалансированным набором хромосом Так, при носительстве транслокации 1/29 хромосом возможно образование шести типов гамет. Из них 1-й и 2-й типы — это гаметы с избытком, а 4-й и 5-й — с недостатком генетического материала. Использование производителя с кариотипом 2n=59, XY Т 1/29 на коровах с нормальным набором хромосом 2n=60, XX может привести к формированию нежизнеспособных эмбрионов с трисомией и моносомией по 1-й и 29-й аутосомам. Такие же результаты возможны и при других вариантах скрещиваний. Коровы — носители транслокации 1/29 хромосом, по данным Густавссона, имеют более низкую молочную продуктивность, поэтому их раньше выбраковывают. Во многих странах в законодательном порядке запрещено использовать быков — носителей транслокации 1/29 хромосом на станциях искусственного осеменения. Приняты ограничения или требования о цитогенетической аттестации при импорте и экспорте животных или их гамет. Кроме транслокации у крупного рогатого скота описаны центрические слияния между другими парами аутосом Сведений о влиянии этих типов слияний на фенотип накоплено недостаточно, за исключением транслокации 25/27, которая снизила плодовитость животных. Рассмотрим на двух конкретных примерах воздействие транслокаций 1/29 и 25/27 хромосом на воспроизводительную функцию коров. Так, итальянские ученые сравнивали показатели воспроизводительной функции и продуктивность коров — полусестер по отцу — носительниц транслокаций и нормальных особей серой альпийской породы по средним показателям. Швейцарские ученые такой же анализ провели на симментальской породе, при этом получили следующие результаты. Разница Для зачатия у коров — носительниц транслокации 25/27 хромосом требовалось большее количество осеменений, чем у их нормальных полусестер. Число дней от отела до последующего плодотворного осеменения (сервис-период) у коров — носительниц транслокаций было выше, чем у их нормальных полусестер. Венгерский ученый Ковач (1982) указывает на то, что различия по степени влияния разных типов центрических слияний на воспроизводительную функцию могут обусловливаться неодинаковым уровнем смерти несбалансированных гаплоидных клеток или эмбрионов. Эти различия также могут быть связаны с утратой центромерных участков хромосом, вступающих в транслокацию, или потерей их функциональной активности. Кроме транслокаций по типу центрических слияний у крупного рогатого скота обнаружены также реципрокные транслокации и тандемного типа. Так, Хансен (1970) зарегистрировал тандемную транслокацию 1-й и 9-й хромосом у датского молочного скота. Эта аберрация была связана с повышенной эмбриональной смертностью и снижением плодовитости животных примерно на 10 %. Герцог (1972) наблюдал тандемную транслокацию 1-й и 7-й хромосом у животных немецкой красной породы с гипоплазией левой taera большого полушария мозга, расщеплением позвоночника и сегментной аплазией спинного мозга. Инверсии. Перицентрическая инверсия в 14-й паре хромосом обнаружена Попеску у нормандской породы, шароле и гернзеев. Аберрация заметно снижала плодовитость животных. Интересные работы по изучению причин нарушения спермиогенеза и плодовитости быков провел Кнудсен. При анализе герментативного эпителия быков с уменьшенной плодовитостью ученый обнаружил у трех животных транслокации, а у восьми — инверсии. На микрофотографиях, изготовленных при помощи электронного микроскопа, в стадии пахитены была видна петля инверсии, а в стадии поздней анафазы мейоза был виден инверсионный мост, образовавшийся из децентрической хромосомы. Ненормальное поведение хромосом первичных сперматоцитов во время мейоза вследствие инверсии было причиной бесплодия быков. Делеции, нехватки, поломки хромосом. Утраты средних участков хромосом (делеции) и концевых участков (нехватки) вызывают обычно летальный эффект на ранних стадиях онтогенеза. Их находят также у животных с различной патологией. Нередко в кариотипе обнаруживают поломки хромосом — хроматидные и хромосомные разрывы с образованием фрагментов генетического материала. Из множества работ по данному вопросу следует выделить исследования Хелнан (1982), который показал, что мелкие делеции или вторичные перетяжки хромосом и изохроматидные разрывы, как он затем их назвал, наследуются и имеют связь с хромотой у крупного рогатого скота вследствие тазобедренных артритов. Высокая частота вторичных перетяжек обнаружена и в наших исследованиях (А. И. Жигачев и др., 1983) у отдельных животных с врожденными аномалиями и у некоторых быков зарубежного происхождения Герцог, Хен и Рикк (1977) при обследовании телят черно-пестрой немецкой породы, больных паракератозом, установили, что у их отцов и матерей число хромосомных разрывов аутосом было достоверно выше (11,1 и 9,5 %), чем в среднем у взрослых животных (1,4 %). Авторы предлагают использовать число хромосомных разрывов как маркер гетерозиготности по наследственному паракератозу. Высокую частоту хромосомных разрывов обнаружили у животных, пораженных лейкозом. Делеции, затрагивающие половую Х-хромосому, наблюдали в кариотипе коров с низкой оплодотворяемостью. В наших исследованиях у коров с многократными перегулами также отмечены повышенная частота разрывов хромосом и другие аберрации по сравнению с их сверстницами, которые оплодотворялись после первого осеменения. Из цитированных работ видно, что структурные изменения хромосом — это дополнительная информация о роли генотипа в патологии животных. Вместе с тем возникновение разрывов хромосом может быть индуцировано вирусами и другими тератогенными факторами, что необходимо учитывать при цитогенетическом анализе. Так, делеции, нехватки и пробелы хромосом с высокой частотой отмечены Т.В. Богачевой при анализе влияния на генетический аппарат быков супердоз витаминов А и D. Хромосомные аномалии могут широко распространиться в породе через производителей, используемых в воспроизводстве, особенно если их спермой осеменяют коров племенных заводов, которые продают ремонтных быков на племпреддриятия по искусственному осеменению. Из этого следует вывод о необходимости цитогенетического контроля за распространением хромосомных аномалий в скотоводстве и браковки животных с нарушением кариотипа. Свиньи. Нормальный кариотип свиньи состоит из 38 хромосом. Впервые его описал Краллингер (1931). У свиней наблюдаются различные формы аберраций. Наиболее часто у них обнаруживают реципрокные транслокации между различными парами аутосом (рис. 60). Анализ показал, что реципрокные транслокации снижают плодовитость свиней (табл. 51), а также продуктивные качества (среднесуточный прирост массы, признаки мясности и др., табл. 52). Общее число реципрокных транслокаций у свиней более 20, они снижают жизнеспособность потомков от 25 до 50 %. Причина уменьшения плодовитости у носителей транслокаций — нарушение мейоза. процессе мейоза у животных — носителей транслокации образуются гаметы с несбалансированным набором хромосом, которые участвуют в оплодотворении. Так, у четырех гетерозиготных хрячков и свинок — потомков хряка шведской йоркширской породы, гетерозиготного по транслокации (13q~; 14q+), на стадии диакинез — метафаза I наблюдали 17 бивалентов, по одному квадриваленту. У свинок наблюдали хромосомы с кольцевой конфигурацией, что характеризует реципрокную транслокацию. У хрячков кольцевую конфигурацию наблюдали примерно в 20 % клеток на стадии диакинез — метафаза I.Образование квадривалентов приводит к формированию несбалансированных гамет на стадии метафазы И, что является причиной нарушений процессов эмбриогенеза после оплодотворения. Получены четкие доказательства участия гамет с несбалансированным кариотипом в оплодотворении, что свидетельствует о неэффективности или отсутствии презиготического отбора (элиминации гамет с несбалансированным кариотипом до оплодотворения). Исследовали предимплантационные эмбрионы, полученные после случки гетерозиготных по реципрокной транслокации хряков с 10 нормальными свинками. В 36 карио-типированных эмбрионах 14 имели нормальный сбалансированный набор хромосом, 11 — сбалансированный, но гетерозиготный по транслокации, 11 — несбалансированный. В последнем случае у эмбрионов кроме структурной перестройки — транслокации были выражены и изменения числа хромосом в кариотипе — трисомия или моносомия как следствие нарушения их расхождения в мейозе. Во втором варианте исследования случали хряка с нормальным набором хромосом с 10 гетерозиготными свинками. Цитогенетический анализ проведен у 33 эмбрионов. Из них 10 оказались с нормально сбалансированным кариотипом, 14 гетерозиготных сбалансированных, 9 имели несбалансированный набор хромосом. В третьем варианте хряка случали с тремя нормальными свинками. В результате анализа выявлено 17 нормальных сбалансированных и 12 сбалансированных, но гетерозиготных эмбрионов. В четвертом варианте после случки нормального хряка и четырех гетерозиготных свинок изучено 17 эмбрионов, из которых 5 имели нормальный кариотип, 10 оказались гетерозиготными сбалансированными и 2 дегенерированными. В последнем варианте гетерозиготного хряка случали с гетерозиготной свинкой Из четырех проанализированных эмбрионов 2 имели сбалансированный с гетерозиготной формой транслокации кариотип и 2 эмбриона были дегенерированные. Эмбриональная смертность, вычисленная по числу желтых тел и живых имплантированных эмбрионов, у гетерозиготных свинок, слученных с нормальными хряками, а также у нормальных и гетерозиготных свинок, слученных с гетерозиготными хряками, составила соответственно 72,3; 68,0; 85,5 %. Таким образом, у хряков и свинок — носителей транслокаций хромосом наблюдаются нарушения процессов мейоза и гаметогенеза. Такие спермин и яйцеклетки, участвуя в оплодотворении, дают нежизнеспособных эмбрионов, что выражается в резком снижении количества поросят в пометах. Рещргрокную транслокацию Т (11р+; 15q—) в гетерозиготном состоянии обнаружил Кинг у двух хряков — отца и сына — со сниженной на 56 и 34 % оплодотворяющей способностью. Эта транслокация в сбалансированной форме обнаружена у 41 % живых потомков сына. Несбалансированный кариотип выявлен у 11 % эмбрионов, изученных в период от 10-го до 88-го дня беременности. Эти эмбрионы, несомненно, погибают 100%-ную эмбриональную смертность наблюдали Бойтерс и др. в потомстве при использовании хряка — мозаика по реципрокной транслокации между 6-й и 15-й хромосомами. Кариотип этого животного был 38, XY/38, XY+ (6q+; 15q~). Высокую степень смертности, включая мертворожденных поросят и потомков с врожденными уродствами, зарегистрировали Попеску и Легатт у хряка, в кариотипе которого обнаружено 24 % клеток со структурными перестройками. Подтверждением того положения, что снижение плодовитости у свиней может быть связано с нарушением генома, является сообщение Фогта и др. Два хряка-брата, дающих потомство с 50%-ным уменьшенным размером помета, в сравнении с другими хряками и теми же свиноматками оказались миксоплоида-ми -37, XY- 18/38, XY/39, XY, +18 и 37, XY, — 18/38, XY. При анализе кариотипа их потомков у двух свиней-дочерей с пониженной плодовитостью был обнаружен аномальный набор хромосом. Норби с соавт. при анализе бластоцист у свиней в 10" % случаев из 38 обнаружили количественные и структурные аномалии, в их числе 4 триплоида, 3 тетраплоида, 1 диплоид/триплоид и одна делеция. При изучении 13 хряков с пониженной плодовитостью и 100%-ной эмбриональной смертностью потомства Бойтерс установил, что основная причина нарушения эмбриогенеза — аномалии кариотипа: транслокации, палочковидные хромосомы, которые наблюдались в 25 % из 40 % эмбрионов, созревших до 25 дней. В исследованиях М. Л. Кочневой и Н. А. Осиповой (1995) показано увеличение соматической хромосомной нестабильности у поросят с врожденными аномалиями и у свиноматок с низкой плодовитостью. Цитогенетический анализ у свиней дал возможность изучить связь нарушений плодовитости с аномалиями в системе половых хромосом. Так, на метафазных препаратах поросят-интерсексов был обнаружен химеризм XX/XY и XX/XXY. Такая же аномалия хромосом в лимфоцитах найдена у плодовитой свиноматки (среднее число поросят в один помет — 14), у которой, по данным Кристенсена, 24 % клеток имели половые хромосомы XY, остальные содержали ХХ-хромосомы. У свиней обнаружена аномалия кариотипа, сходная с синдромом Клайнфельтера у человека и ранее описанная на других видах (2n-39,XXY). Для характеристики спермиогенеза у этого животного исследовали суспензию эпидидимальных клеток и семенники. В содержимом эпидидимуса спермин обнаружены не были. Гистологический анализ, проведенный Ханкоком, показал отсутствие спермато-генного эпителия.У свиней зарегистрировано рождение поросят с одной половой хромосомой 37, ХО, что соответствует синдрому Тернера у человека. Значительное количество цитогенетических исследований проведено у свиней истинных и псевдогермафродитов. При этом в разных тканях (кровь, кожа, костный мозг) обнаружены различные хромосомные наборы, в том числе нормальные, химеризм по половым хромосомам, иногда в сочетании с трисомией или моносомией - 38, ХХ/39, XXY; 37, ХО/38, ХХ/38, XY, отдельно трисомия 39, XXY. Представляют интерес сообщения Михельмана и соавт. о различиях частот структурных и морфологических изменений хромосом в группах племенных хряков и свиноматок в сравнении с откормочными выбракованными животными. В первой группе структурные изменения обнаружены в 17,9 %, во второй — в 13,7 и в третьей — в 20,7 % метафаз. Морфологические изменения хромосом наблюдали соответственно в 0,58; 0,61 и 0,72 % метафаз. Аналогичные результаты получены и у крупного рогатого скота. Это указывает на то, что снижение плодовитости и болезни как основные причины выбраковки животных связаны не только с действием факторов внешней среды .Первичная причина нарушений функций организма может быть связана с изменениями в генотипах животных. Овцы. Нормальный кариотип овец состоит из 54 хромосом, что впервые указано советским генетиком Живаго (1931). У овец, как и у других видов животных, обнаружены различные виды аберраций хромосом. Так, в Новой Зеландии, в стране с развитым овцеводством, наблюдали три типа» робертсоновской транслокации — между 5-й и 26-й, 8-й и 11-й, 7-й и 25-й хромосомами, получившими название Массей I, Массей II и Массей III. Однако, как показали Бруер и Чепман, плодовитость у животных была нормальной. Это объясняется естественной выбраковкой не сбалансированных по числу хромосом гаплоидных клеток еще до вступления их в оплодотворение. У овец описаны также отдельные варианты реципрокных транслокаций, которые сопровождались пониженной плодовитостью животных. В Институте экспериментальной биологии Казахстана установлено, что у каракульских баранов в очень молодом и старом возрастах хромосомные аберрации в генеративной ткани встречаются значительно чаще, чем в среднем возрасте. Хромосомные аберрации были обнаружены у некоторых мертворожденных с врожденными аномалиями ягнят. | |
Просмотров: 4335 | Комментарии: 3 | | |
Всего комментариев: 0 | |
Форма входа |
---|
Категории раздела | ||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
|
Поиск |
---|
Мини-чат |
---|
Друзья сайта |
---|
|
Статистика |
---|
Онлайн всего: 1 Гостей: 1 Пользователей: 0 |