Биотехнологии в животноводстве. Использование достижений биотехнологии в животноводстве

В настоящее время в результате успехов фундаментальных наук возникла возможность развития принципиально новых эффективных методов влияния на организм животных и на их наследственность. Использование биотехнологии позволяет решать большое количество задач, направленных на улучшение генотипа сельскохозяйственных животных.

Главными разделами биотехнологии являются генная и клеточная инженерия. Методы генной инженерии наиболее детально разработаны на микроорганизмах. Разработаны методы, позволяющие направленно изменять генотип микроорганизмов. В отличие от мутаций эти изменения можно планировать.

Для этого следует выделить определенные гены из генома одних животных и встроить их в геном других особей. Так, уже ген саматотропин - гормон роста крысы встроен в геном мыши, в результате резко усилены темпы роста реципиента и увеличилась его конечная живая масса.

Встройка интерферона (интерферон, англ. - препятствовать, мешать, продукт клеток, возникший при заражении вирусом, задерживающий развитие инфекции другими вирусами) в организм животных является важнейшим фактором формирования неспецифической резистентности организма; в результате его действия создаются препятствия развития другой инфекции (интерференция вирусов), препятствует заболеваниям и увеличивает резистентность организма. В связи с этим представляется возможность по заранее намеченному плану реконструировать геном скота, придать ему заранее заданные свойства. Совершенно очевидно, что для достижения таких результатов традиционными методами потребовалась бы работа в течение многих поколений.

Большую важность представляет разработка методов извлечения из яичников коров-доноров яйцеклеток, культивирования, оплодотворения созревших ооцитов in vitro и последующего их раннего развития, а затем трансплантация (пересадка) коровам реципиентам. При этом генно-инженерные манипуляции (приемы работы, требующие большой точности) проводятся на фазе зиготы.

Можно быть уверенным, что в ближайшей перспективе будут созданы новые формы крупного рогатого скота, обладающего рядом уникальных свойств, полученных методами генной инженерии (закономерности конструирования in vitro рекомбинантных молекул ДНК и их поведение в реципиентной клетке). Уже накоплен большой опыт культивирования соматических клеток животных т in vitro, разработаны способы длительного хранения клеток при низких температурах.

Активно проводятся исследования и по культивированию генеративных клеток.

Большое значение приобретает и метод агрегации ранних эмбрионов. Соединение двух целых эмбрионов от разных родителей позволяет получать животных, несущих качества сразу четырех родителей. Эти животные получили название химер. В настоящее время получены межвидовые (овца-коза) и межпородные химеры. В Германии (Брем) получили новое животное из двух половинок эмбрионов, взятых от животных разных пород. У нас в стране также получены химерные особи скота.

Определение пола эмбриона основано на идентификации половых хромосом, полученных методом биопсии раннего эмбриона. Этот метод уже используется на скоте. Трансплантация двух эмбрионов заведомо дает возможность избежать бесплодия телок из разнополых двоек (фримартинизм). Представляется возможным создание банка эмбрионов с заранее определенным полом, что позволит более рационально использовать генетические ресурсы.

Трансплантация. Селекция крупного рогатого скота. Система крупномасштабной селекции в скотоводстве основана на принципах точной генетической оценки животных и широкого использования генетически ценных быков-производителей путем искусственного осеменения. Однако получение быков-производителей с ярко выраженным улучшающим эффектом является относительно невысоким.

При традиционных методах разведения и воспроизводства скота в среднем от каждой коровы получают 4-6 телят (2-3 бычка и 2-3 телки). Таким образом, возможности размножения маток с ценным генотипом в скотоводстве весьма ограничены.

Трансплантация, ранних эмбрионов основана на ускорении процессов размножения потомков ценных коров доноров. Для этого по определенной системе производят оплодотворение яйцеклеток in vitro и вымывание зигот (эмбрионов на 7-8-й день), которые пересаживают коровам-реципиентам. За год получают от донора 10-20 эмбрионов, которые можно заморозить, а затем осуществлять пересадку коровам-реципиентам, пришедшим в охоту. Техника пересадки уже отработана и дает возможность увеличить темпы селекции крупного рогатого скота в 10-20 раз и более.

Клонирование или получение идентичных близнецов из соматических клеток. В США, с помощью микрохирургии, получают клетки из внутренней части плаценты и каждое соматическое клеточное ядро трансплантируют в яйцеклетку, из которой заранее удалено ее собственное ядро. При этом из яйцеклеток развиваются идентичные близнецы, копирующие донора соматических клеток.

Используя трансплантацию эмбрионов можно вести борьбу с инфекционными заболеваниями (бруцеллез, лейкоз). Здоровая небеременная матка больных коров подавляет размножение бактерий и позволяет от инфицированных коров получать здоровое потомство.

На основе трансплантации можно предотвратить вымирание и полное исчезновение редких видов, пород животных; пересаживая эмбрионы от таких животных реципиентам других пород, можно сохранить редкие породы. Примером может служить спасение от полного вымирания ангорской породы овец в Австралии.

Крупномасштабная селекция и биотехнология в скотоводстве находятся в стадии становления. Эффективность их освоения позволит резко повысить продуктивность крупного рогатого скота.

Быстро, выгодно, надежно

Берется любое стадо (любой породы и любого размера) и с помощью биотехнологии воспроизводства за 3–5 лет превращается в молочно-мясное предприятие европейского образца.

Селекционные преимущества трансплантации эмбрионов на конкретном поголовье максимально проявляются при одновременном использовании голштинизации и мясного откорма. Для этого самую непродуктивную часть дойного стада, которой грозит выбраковка, покрывают быками мясных пород. Телки от малоудойных коров годятся и на роль «суррогатных» матерей, которым пересаживают эмбрионы от лучших отечественных и зарубежных коров-доноров. За год в среднем от них можно получить 30–35 оплодотворенных яйцеклеток. Приживляемость пересаженных зародышей - около 50%.

Для приобретения эмбрионов сегодня открыты рынки многих стран, причем без ветеринарных ограничений. Можно выбрать голштина по цвету «рубашки» (черно-пестрая и красно-пестрая масть, ориентированные соответственно для севера, центра и юга страны), мясную породу - по популярности в мире (Абердин-ангус, герефорд, лимузин, шароле).

Для элитного и элитарного скотоводства племенной молодняк необходимо приобретать в странах его выведения, на исторической родине. Скороспелые успехи «голштинизированных» стран (Венгрия, Германия, Дания, Голландия) не всегда закреплены типом сложения и, как правило, проигрывают по этому показателю странам-родоначальникам. Рост в холке европейского голштина (под стать европейским удоям) значительно ниже канадских.

В течение 10 лет объемы и эффективность ежегодных ТЭ в России достигли среднеевропейского уровня (8 тыс. пересадок в 1990 г.). Однако Госагропром не заключил ни одного крупного контракта по импорту эмбрионов из стран с развитым скотоводством.

Так и не осуществилось биотехнологическое «вливание» генетики мирового уровня в молочное стадо страны. В итоге «трансплантация для трансплантации» не нашла применения на практике и иссякла вместе с прекращением финансирования. В постсоветских странах практическую ТЭ погубило обнищание хозяйств, отсутствие генофонда элитных пород и безразличие государства к биотехнологическим программам разведения скота.

Сегодня в России три зарегистрированные бригады эмбриологов выполняют 200 трансплантаций в год, извлекая эмбрионы в среднем у двух коров в месяц (по данным Еgiazarian A., 2005). Для примера: во Франции 30 групп специалистов осуществляют за год более 30 тыс. ТЭ в свежем и замороженном виде, ежемесячно извлекают эмбрионы у 460 коров-доноров. В США и Канаде за год пересаживаются сотни тысяч эмбрионов.

Информация о ТЭ на Украине и в Белоруссии в отчете европейского сообщества отсутствует. Чиновники минсельхозов, по-видимому, стыдятся обнародовать результаты «достижений» своих стран в этой области. Неужели все так безнадежно в биотехнологии воспроизводства племенного скота у славянского Содружества независимых государств и интенсивные технологии в племенном скотоводстве ему не по зубам?

Между государствами координации исследований по проблемам получения и пересадок эмбрионов, а также пропаганду метода, научных исследований и обмен опытом осуществляет Международное общество по ТЭ насчитывающее в своем составе 900 представителей из 33 стран мира.

На этапе становления советской школы трансплантации эмбрионов (ТЭ) крупного рогатого скота 1980–1991 гг. ставили цель - научиться работать не хуже зарубежных специалистов, причем для производства эмбрионов часто использовали доноров из числа выбракованных коров средней продуктивности.

Национальные ассоциации имеются в США Канаде, Европе, Италии и Японии. По данным IETS (International Embryo Transfer Society), в 2002 г. в мире было зарегистрировано 538 312 успешных ТЭ крупного рогатого скота (из числа учтенных), из них 83 329 (15%) эмбрионов получено методом оплодотворения in vitro. На долю Северной Америки приходится 35% всех ТЭ, Южной Америки - 22, Азии и Европы - по 17, Африки и Океании - 3 и 6% соответственно. Примерно 48% эмбрионов пересажены свежеполученными, остальные 52% - после предварительного замораживания.

Сегодня ТЭ широко применяется в мире для размножения животных мясных пород. Например, в США на долю пересадок «мясных» эмбрионов приходится 58%, в Японии - 84, в Бразилии, Аргентине и Мексике - соответственно 86, 87 и 90, в Японии - 84%, на Украине (ГСЦУ) - 81% всех ТЭ.

Переходящие запасы эмбриогенетики в Канаде (крупнейший мировой экспортер) составляют более 65 тыс. криоконсервированных эмбрионов. В 2002 г. экспортированы 13 664 эмбриона (треть из них - мясных пород). Канада лидирует по числу пересаженных эмбрионов с заранее определенным полом потомства (4762), на ее долю приходится 18% от мировых пересадок эмбрионов, произведенных in vitro (14 596).

Всего на начало нового тысячелетия среднее учтенное производство качественных эмбрионов в 23 странах Европы превышает 100 тыс. в год, из них примерно 40 тыс. высаживаются свежими, 50 тыс. - после криоконсервации.

Из бывших социалистических стран объемы ТЭ за 15 последних лет удалось сохранить только Чехии и Украине. Почему единственным светлым пятном в биографии отечественной трансплантации остается «долысенковский» период и непродолжительная горбачевская перестройка?

Некоторые европейские страны имеют незначительный объем трансплантации и заготовки эмбрионов либо только организуют эту работу (Греция, Норвегия, Португалия, Словакия). Но даже страны с «нулевыми» показателями ТЭ-активности, например Литва, не стесняются демонстрировать приверженность биотехнологическим методам разведения племенного скота. Отсутствие Украины в этих списках тем более вызывает удивление. Только за предыдущие 10 лет лаборатория ТЭ Головного селекционного центра Украины (г. Переяслав-Хмельницкий Киевской области) получила и пересадила более 5 тыс. эмбрионов. Однако эти довольно приличные показатели не нашли своего отражения ни в одном годовом отчете Европейского сообщества. Не умеют чиновники показать и то немногое, что достигнуто страной.

Куда же делся боевой задор аграрных академиков, которые в начале 1990-х впервые за всю историю России осуществили грандиозный проект по завозу на Украину племенной генетики в виде 2 тыс. эмбрионов породы Абердин-ангус?

Благодаря этому проекту страна смогла развести практически с нуля мировую «классику» мясного скота. Массовые фальсификации и непроверенные рекомендации в советской науке берут начало с печально известного полтавчанина академика Т. Д. Лысенко, который в середине прошлого века похоронил не только советскую ТЭ и генетику, но и завел в тупик племенное скотоводство. Полтава подарила миру и другого академика - А. В. Квасницкого, которого по праву можно назвать основателем советской ТЭ. В Полтавском НИИ свиноводства в 1951 г. он сделал первые в мире успешные трансплантации эмбрионов свиней. Два земляка, два ровесника, два академика и два разных финала научного пути. Квасницкий - к всемирному признанию, Лысенко - в позор и бесчестье. Каким путем пойдет УААН?

«Я глубоко убежден в том, что наука должна быть, прежде всего, честной. Наука и ученый нужны народу и его руководству как строгий объективный свидетель, дальновидный консультант и творец новых форм жизни. На этой основе нечестные люди в науке - это страшная угроза самой науке и ее престижу в народе. Это угроза для народного хозяйства и правительства, которое опирается на ненадежных консультантов».

Это послание потомкам в годы расцвета «лысенковщины» написал еще один советский академик уроженец херсонской губернии М. М Завадовский, который значительную часть жизни посвятил разработке метода гонадотропной стимуляции многоплодия сельскохозяйственных животных. Но может быть, шариковы для постсоветской науки уже неактуальны? Тогда почему Селекционно-генетический институт в Одессе с 1948 г. и до сих пор формально носит имя Т. Д. Лысенко?

Если науке нет дела до ТЭ, свято место пусто не бывает. Даже церковь признала биотехнологию воспроизводства богоугодным делом. Метод ТЭ в воссоздании стада серой украинской породы использует служитель Свято-Успенского монастыря (в миру зоотехник), с аналогичной просьбой к автору статьи обращался батюшка из Почаевской лавры. В книге украинских авторов (Зубец М. В. и др., 2005) проанализирован современный мировой рынок ТЭ мясных пород.

Себестоимость производства эмбрионов зависит от их числа в одном успешном эмбриосборе (7–12) и составляет в США 52–101 долл. за качественный зародыш, а себестоимость стельности - 86–169 долл. При этом извлечение и ТЭ 7–12 качественных зародышей обойдется заказчику (владельцу коровы-донора) в 470–960 долл., в том числе двухразовое осеменение - 60 долл., вымывание зародышей (включая суперовуляцию) - 200–300, замораживание (30–50 долл. за эмбрион) - 210–600, пересадка - 75–95 долл.

В себестоимость теленка-эбриотрансплантата (528–902 долл.), помимо цены зародышей, входят затраты на содержание реципиентов (400–650 долл.) при 60%-ной приживляемости зародышей. Выращивание теленка до продажи (650–900 долл.) повышает его стоимость до 1 тыс. долл.

Конечно, это недешево, но все равно в 2–3 раза дешевле покупки племенного молодняка «живьем», к цене которого надо приплюсовать «биотехнологические» преференции в некоторых странах. А с учетом простоты транспортировки невесомых зародышей и инфекционной безопасности метод ТЭ вне конкуренции.

Себестоимость производства одного эмбриона за рубежом составляет 90–170 долл., в наших условиях - наполовину дешевле, но не может быть ниже 50 долл., иначе это повлечет снижение качества эмбриосбора из-за экономии на гонадотропинах, разовых инструментах, оплате квалифицированного труда и пр.

Фактическая рыночная стоимость эмбриона (помимо себестоимости) назначается владельцем донора в соответствии с селекционными достоинствами коровы и быка. Эта генетическая надбавка может в десятки раз превышать затраты на производство зародыша. Поэтому в странах с развитым скотоводством рыночная цена криоконсервированных эмбрионов от доноров молочных пород - от 150 до 2000, мясных - от 100 до 500 долл. Гарантия приживляемости - около 50%. В таких условиях для владельца уникальной по продуктивности коровы, зарегистрированной в соответствующей породной ассоциации, торговля эмбрионами может стать весьма выгодным бизнесом.

Вот почему для производства собственных эмбрионов важно иметь коров-доноров с очень высокими племенными задатками. Чтобы их получить, придется импортировать из-за рубежа достаточно дорогих зародышей, появившихся в результате трансплантации эмбрионов телочек после отела в дальнейшем вновь использовать в воспроизводстве, а быков задействовать в национальных программах оценки качества производителей.

Подсчитано, что селекционный эффект от ТЭ станет заметным, если в результате эмбриотрансфера за год будет обновляться не менее 1% стада. Для сельскохозяйственных предприятий, на которые делается ставка, это означает трансплантацию не менее 10 тыс. зародышей в год. Такой объем завоза импортных эмбрионов «обескровит» любой аграрный бюджет. Выход - в получении и выращивании 500 собственных коров-доноров

Что такое биотехнология животных? На настоящий момент биотехнологии приобретают все более важную роль в повышении доходности животноводства. Внедрение результатов биотехнологических исследований в животноводство происходит в первую очередь в следующих областях деятельности: 1. Улучшение здоровья животных с помощью биотехнологии; 2. Новые достижения в лечении людей с помощью биотехнологических исследований на животных; 3. Улучшение качества продуктов животноводства с помощью биотехнологии; 4. Достижения биотехнологии в охране окружающей среды и сохранении биологического разнообразия. Биотехнология животных включает в себя работу с различными животными (скотом, домашней птицей, рыбой, насекомыми, домашними животными и лабораторными животными) и исследовательскими приемами – геномикой, генной инженерией и клонированием.геномикойгенной инженерией и клонированием

Биотехнология для улучшения здоровья животных На сегодняшний день, по оценкам специалистов, рынок биотехнологических ветеринарных средств составляет 2,8 миллиардов долларов США. Ожидается, что в 2005 году эта цифра возрастет до 5,1 миллиардов. На июль 2003 года на фармакологическом рынке было зарегистрировано 111 биотехнологических ветеринарных продуктов, в том числе убитых бактериальных и вирусных вакцин. Ежегодно ветеринарная промышленность инвестирует в исследования и разработку новых препаратов более 400 миллионов долларов США.

Примеры диагностики и лечения животных – биотехнология позволяет фермерам немедленно диагностировать с помощью тестов на основе ДНК-типирования и определения наличия антител следующие инфекционные заболевания: бруцеллез, псевдобешенство, понос, ящур, лейкоз птиц, коровье бешенство и трихинеллез; – в скором времени ветеринары получат в свое распоряжение биотехнологические средства для лечения различных заболеваний, в том числе ящура, свиной лихорадки и коровьего бешенства; – новые биологические вакцины используются для защиты животных от широкого спектра заболеваний, включая ящур, понос, бруцеллез, легочные инфекции свиней (плевропневмонию, пневмонический пастереллез, энзоотическую пневмонию), геморрагическую септицемию, птичью холеру, псевдочуму домашней птицы, бешенство и инфекционные заболевания выращиваемой в искусственных условиях рыбы; коровье бешенство

Примеры диагностики и лечения животных – активная работа ведется над созданием вакцины против африканского заболевания скота, получившего название лихорадки Восточного побережья. В случае успеха эта вакцина станет первым препаратом для борьбы с простейшими и одновременно первым шагом на пути к разработке противомалярийной вакцины; – молекулярные методы идентификации патогенов, такие как геномная дактилоскопия, позволяют наблюдать за распространением заболевания внутри стада и от популяции к популяции и идентифицировать источник инфекции; – генетический анализ патогенеза заболеваний животных ведет к улучшению понимания факторов, вызывающих заболевания не только животных, но и человека, и подходов к контролю над ними;геномная дактилоскопия

Примеры диагностики и лечения животных – улучшенные с помощью биотехнологии сорта кормовых растений обеспечивают повышение питательности кормов за счет дополнительного содержания в них аминокислот и гормонов, приводящих к ускорению роста животных и повышению их продуктивности. Биотехнологические приемы позволяют повысить усвояемость грубых кормов. Ученые работают над новыми сортами растений с целью создания съедобных вакцин для сельскохозяйственных животных. В ближайшем будущем фермеры получат возможность кормить свиней генетически модифицированной люцерной, стимулирующей специфический иммунитет к опасной кишечной инфекции. – новые ДНК-тесты позволяют выявлять свиней, страдающих генетически обусловленным свиным стресс- синдромом, характеризующимся дрожанием и гибелью животных при воздействии стрессовых факторов; – передающиеся по наследству неблагоприятные признаки скота могут быть идентифицированы с помощью ДНК-тестов, в настоящее время использующихся в национальных селекционных программах в Японии. С их помощью можно выявить дефект адгезии лейкоцитов, характеризующийся повторяющимися бактериальными инфекциями, задержкой роста и гибелью в течение первого года жизни; недостаточность фактора свертываемости крови XIII; наследственные формы анемии и задержку роста крупного рогатого скота.

Руководители животноводческих хозяйств непосредственно заинтересованы в повышении продуктивности сельскохозяйственных животных. Их конечной целью является повышение количества продукции (молока, яиц, мяса, шерсти) без увеличения затрат на содержание поголовья. Увеличение мышечной массы с одновременным снижением количества жира в организме мясных животных с незапамятных времен является целью селекционеров. Повышение продуктивности скота Именно с нее началась селекция и постепенное уменьшение свиней.

1 способ повышение продуктивности скота Биотехнология помогает улучшить продуктивность скота с помощью различных вариантов селекционного разведения. Для начала отбираются особи, обладающие желаемыми характеристиками, после чего, вместо традиционного скрещивания, производится забор спермы и яйцеклеток и последующее экстракорпоральное оплодотворение. Через несколько дней развивающийся эмбрион имплантируется в матку суррогатной матери соответствующего вида, но необязательно той же породы.

2 способ повышение продуктивности скота В 2003 году был официально зарегистрирован первый проверенный с помощью метода полиморфизма одного нуклеотида (SNP – single nucleotide polymorphisms) геном крупного рогатого скота мясного направления. SNP-метод используется для идентификации генных кластеров, ответственных за формирование того или иного признака, например, за поджарость животного. После чего с помощью методов традиционной селекции выводятся породы, в данном случае, отличающиеся повышенной мускулистостью. Во всем мире ведется активная работа по секвенированию геномов различных животных и насекомых. В октябре 2004 года было объявлено об успешном завершении проекта по секвенированию коровьего генома (Bovine Genome Sequencing Project). В декабре 2004 года было также успешно завершено секвенирование генома курицы. генома курицы

3 способ повышение продуктивности скота Для повышения продуктивности животных нужен полноценный корм. Микробиологическая промышленность выпускает кормовой белок на базе различных микроорганизмов бактерий, грибов, дрожжей, водорослей. Богатая белками биомасса одноклеточных организмов с высокой эффективностью усваивается сельскохозяйственными животными. Так, 1 т кормовых дрожжей позволяет получить 0,4- 0,6 т свинины, до 1,5 т мяса птиц, 2530 тыс. яиц и сэкономить 57 т зерна (Р. С. Рычков, 1982). Это имеет большое народнохозяйственное значение, поскольку 80% площадей сельскохозяйственных угодий в мире отводятся для производства корма скоту и птице. Производство кормового белка на основе одноклеточных процесс, не требующий посевных площадей, не зависящий от климатических и погодных условий. Он может быть осуществлен в непрерывном и автоматизированном режиме.

Открытия в области структуры генома, сделанные в середине XX в., дали мощный толчок к созданию принципиально новых систем направленного изменения генома живых существ. Одним из таких направлений является интеграция в геном животных генных конструкций, связанных с процессами регуляции обмена веществ, что обеспечивает последующее изменение и ряда биологических и хозяйственно полезных признаков животных.

Животных, несущих в своем геноме рекомбинантный (чужеродный) ген, принято называть трансгенными , а ген, интегрированный в геном реципиента, - трансгеном. Благодаря переносу генов у трансгенных животных возникают новые признаки, которые при селекции закрепляются в потомстве. Так создают трансгенные линии.

Трансгенных животных получают путем микроинъекции рекомбинантной ДНК в извлеченные из донорских организмов эмбрионы и дальнейшей пересадки инъецированных эмбрионов в яйцеводы или методом культивирования в матку синхронизированных реципиентов. Эффективность получения трансгенных животных во многом зависит от чистоты и концентрации инъекционного раствора ДНК. Для трансформации генов в геном животного используют: микроинъекцию ДНК в пронуклеус зигот или в каждый бластомер двухклеточного эмбриона; введение ДНК с помощью ретровирусных векторов; получение трансгенных химер из генетически трансформированных клеток и эмбрионов.

Одни из важнейших задач сельскохозяйственной биотехнологии - выведение трансгенных животных с улучшенной продуктивностью и более высоким качеством продукции, резистентностью к болезням, а также создание так называемых животных-биореакторов - продуцентов ценных биологически активных веществ.

С генетической точки зрения особый интерес представляют гены, кодирующие белки каскада гормона роста: непосредственно гормон роста и рилизинг-фактор гормона роста. Рилизинг-фактор гормона роста стимулирует синтез и секрецию гормона роста. Гормон роста является регулятором многих процессов обмена веществ, в том числе белкового и липидного.

По данным Л.К. Эрнста у трансгенных свиней с геном рштизинг- фактора гормона роста толщина шпика была на 24,3 % ниже контроля. Существенные изменения отмечены по уровню липидов в длиннейшей мышце спины. Так, содержание общих липидов в этой мышце у трансгенных свинок было меньше на 25,4 %, фосфолипидов - на 32,2 %, холестерина - на 27,7 %. Таким образом, трансгенные свиньи характеризуются повышенным уровнем ингибирования липогенеза.

Ведутся исследования, направленные на получение трансгенных животных, резистентных к маститу за счет повышения содержания белка лак- тоферина в тканях молочной железы. На культуре клеток из почек трансгенных кроликов было показано, что клеточные линии, содержащие трансгенную антисмысловую РНК, имели резистентность к аденовирусу Н5 (Ads) на уровне 90-98 %, более высокую по сравнению с контрольными линиями клеток. Продемонстрирована также устойчивость трансгенных животных с геном антисмысловой РНК к лейкозу крупного рогатого скота, к заражению вирусом лейкоза.

Показана возможность конструирования системы внутриклеточной иммунизации против инфекционных вирусов с участием мутантных форм эндогенных вирусных белков, защищающих от соответствующих вирусов. Так, получены трансгенные куры, устойчивые к лейкозу, у которых в клетках присутствовал белок вирусной оболочки.

Очень важно использование трансгенных животных в медицине и ветеринарии для получения биологически активных соединений за счет включения в клетки организма генов, вызывающих у них синтез новых белков.

Трансгенные животные как продуценты ценных биологически активных белков и гормонов имеют ряд преимуществ перед микроорганизмами и клеточными системами. Важно, что новые белки, получаемые в линиях клеток трансгенных животных, могут быть модифицированы, их активность сравнима с активностью протеинов. Для молочного производства большой интерес представляет получение целенаправленной трансгенной экспрессии в эпителиальные клетки молочной железы для выхода белков с молоком. Один из основных этапов получения трансгенных животных, продуцирующих гетерогенный белок с молоком, - идентификация промотора, направляющего экспрессию структурных генов в секреторный эпителий молочной железы.

В настоящее время выделены гены и промоторы о67-казеина, Р-казеина, а-лактоальбумина, Р-лактоглобулина и сывороточного кислого протеина (WAP ). Молочная железа - великолепный продуцент чужеродных белков, которые можно получать из молока и использовать в фармацевтической промышленности. Из молока трансгенных животных извлекают следующие рекомбинантные белки: человеческий белок С, антигемофиль- ный фактор IX, а-1-антитрипсин, тканевой плазменный активатор, лакто- ферин, сывороточный альбумин, интерлейкин-2, урокиназу и химозин. В большинстве проектов, за исключением а-1-антитрипсина и химозина, исследования пока еще ведутся в основном на трансгенных мышах.

В США осуществлен метод микроинъекции ДНК, отвечающий за экспрессию Р-лактоглобулина, который способен продуцироваться только в молочных железах животных. В Эдинбурге в 1992 г. были выведены трансгенные овцы с геном а-1-антитрипсина человека и р-глобулиновым промотором. Содержание этого белка у разных трансгенных овец составляло от I до 35 г/л, что соответствует половине всех белков в молоке. При таком уровне продукции белка может быть получено около 10 кг трансгенного белка от одного животного в год, что достаточно для 50 пациентов при лечении эмфиземы легких. Обычно выход рекомбинантных белков в системах с использованием культуры клеток составляет около 200 мг/л, а у трансгенных животных он может повышаться до 1 л. Следует отметить, что процедуры по созданию клеточных культур и их выращиванию в промышленных реакторах, а также по выведению трансгенных животных и их обслуживанию весьма дороги. Однако трансгенные животные легко размножаются, содержание их сравнительно дешево, что делает их хорошими продуцентами разнообразных белков с низкой стоимостью. В России группой ученых под руководством Л.К. Эрнста и М.И. Прокофьева получены трансгенные овцы с геном химозина - основного компонента для производства сыра. В 1 л молока содержится 200-300 мг химозина. Стоимость сыра будет в несколько раз ниже продукта, получаемого традиционным способом из сычугов молочных телят и ягнят. Так, из 3 л молока трансгенной овцы можно получить количество химозина, достаточное для производства 1 т сыра из коровьего молока.

УДК 604.6:636

Роль биотехнологии в развитии животноводства
: Аналит. Обзор. – Алматы: НЦ НТИ, 2009. – с.

В обзоре анализируются отечественные и зарубежные материалы по трансплантации эмбрионов, излагаются результаты внедрения биотехнологии в практику разведения сельскохозяйственных животных. Рассматриваются также перспективы генной инженерии и получения идентичных близнецов на основе клонирования, сохранения редких и исчезающих животных, создания банка-хранилища эмбрионов от высокоценных родительских пар методом криоконсервирования. Акцентирована роль биотехнологии в дальнейшем развитии животноводства. Рассматриваются ветеринарные аспекты трансплантации эмбрионов.

Аналитический обзор предназначен для научных работников и специалистов в области селекции и разведения животных, а также для работников сельского хозяйства , специалистов сферы управления и планирования агропромышленного комплекс а.

Библиограф. 88.

РОЛЬ БИОТЕХНОЛОГИИ В РАЗВИТИИ ЖИВОТНОВОДСТВА

ВВЕДЕНИЕ

Биотехнология является одним из ведущих направлений научно-технического прогресса и занимает ключевую позицию в экономике многих высокоразвитых государств. Именно поэтому проблема развития биотехнологии становится одним из социально экономических и политических приоритетов, пользующихся государственной поддержкой. Научно-техническая политика в области биотехнологии нацелена на организацию высокоэффективных импортозамещающих производств, способствующих обеспечению материального благополучия народа и экономической независимости страны.

Бурное развитие биотехнологии коренным образом изменило возможности и эффективность селекции. Широкое применение в практике получила клеточная инженерия и трансплантация эмбрионов. Это позволило ускорить темпы генетического совершенствования племенных и товарных стад, создавать высокоценных животных с запрограммированными продуктивными признаками, генетически клонировать их, ускоренно получать рекордисток и целые стада с рекордными удоями, управлять онтогенезом.

В Казахстане сложилась довольно сложная ситуация в обеспечении населения биопрепаратами медицинского и ветеринарного назначения, а также продуктами питания. За последние несколько лет снизилось поголовье скота, уменьшилась площадь посевных земель и резко упала урожайность продовольственных и кормовых культур, в результате чего значительную часть сельскохозяйственных продуктов наша страна вынуждена импортировать. Появилась продовольственная зависимость от зарубежных фирм, что негативно сказывается на экономике республики.

Воспроизводство животных – основной фактор, лимитирующий эффективность производства животноводческих продуктов.

Новые научные открытия в области физиологии, генетики, иммунологии и системного анализа существенным образом расширяют возможности в деле регулирования воспроизводства, повышения продуктивности и общей экономической эффективности выращивания сельскохозяйственных животных. Все эти методы связаны с манипулированием на уровне клеток (главным образом половых) или эмбрионов с использованием физиологических активных соединений (биологических, полусинтетических или синтетических гормональных препаратов и др.). По этой причине методы целенаправленного регулирования процесса воспроизводства домашнего скота были названы биотехнологическими. К их числу относят: стимуляцию и синхронизацию охоты, суперовуляцию, искусственное осеменение, трансплантацию эмбрионов, хранение гамет и эмбрионов, целенаправленное получение двоен, регулирование пола, раннюю диагностику беременности , управление процессом родов, создание химер и др.

Трансплантация эмбрионов рассматривается не как замена, а как дополнение к методу искусственного осеменения. При различном использовании этого метода можно значительно увеличить генетическую ценность сельскохозяйственных животных, успешно преодолеть ряд форм бесплодия , обеспечить благоприятные условия для осуществления специальных селекционных программ.

Расширение технологии трансплантации эмбрионов позволило провести ряд исследований для совершенствования и контроля процессов разделения и их замораживания, пересадки зигот и определения времени и места их аппликации . Эти достижения очень ценны в изучении генетических показателей и функций воспроизводства сельскохозяйственных животных.

Возможность индуцирования полиовуляции позволила значительно повысить эффективность трансплантации путем получения большего количества генетически ценных потомков. Теоретически от генетически выдающейся коровы при помощи метода пересадки зигот можно получить более 100 телят за период ее использования в качестве донора (1,5 - 2 года).

В области селекции крупного рогатого скота трансплантация эмбрионов обеспечивает более интенсивное размножение животных с высокой генетической ценностью и животных малочисленных пород, сокращает генерационный интервал, предоставляет возможность проводить более строгую селекцию матерей быков, улучшает контроль за наследственностью матерей племенных быков. Этот метод предоставляет большие возможности для использования мировых генетических ресурсов: транспортировка глубокоохлаждонных эмбрионов вместо животных, устранение ветеринарных препятствий в международной торговле , исключение необходимости адаптации импортированного генетического материала к новым условиям среды.

В трансплантации эмбрионов животных – огромный прогресс, вследствие чего этот метод занял прочное место в современных программах селекции. Благодаря ему за 10 лет можно добиться генетического улучшения стада, а при традиционном методе селекции это достигается только за 30 лет. Метод трансплантации вместе с искусственным осеменением рассматривается как основа современной биотехнологии воспроизводства высокопродуктивных племенных животных.

1. РАЗВИТИЕ БИОТЕХНОЛГИИ В ЖИВОТНОВОДСТВЕ

Прогресс современной сельскохозяйственной биотехнологии в животноводстве неразрывно связан с расширением и совершенствованием арсенала используемых методов исследований. В области зооинженерии во многих странах мира биотехнологические методы нашли широкое применение при решении проблем повышения воспроизводительной функции и создании новых типов животных (трансгенных). Использование методов генной инженерии способствовало восстановлению и сохранению исчезающих видов сельскохозяйственных и диких животных.

По своему содержанию, целям и задачам биотехнология становится важнейшей составной частью экономики мира, в том числе и агропромышленного производства. В его основе лежит использование биологических объектов – растений, животных и микроорганизмов, биологических процессов, эффективное управление которыми и составляет суть биотехнологии в традиционном и современном смысле.

Процесс генетического улучшения продуктивных и адаптивных качеств животных обеспечивается выявлением, интенсивным размножением и рациональным использованием наиболее ценных в генетическом плане особей, поскольку такие особи, встречаются в природе крайне редко, то возникает проблема их ускоренного воспроизводства, что особенно важно в отношении малоплодных животных.

При традиционных методах воспроизводства репродуктивный потенциал маток полностью не реализуется и получение животных с желательным типом относительно мало и требует длительный срок для осуществления намеченной цели. Это происходит, во-первых, по причине их низкой воспроизводительной способности и, во-вторых, из-за признаков, обусловленных рецессивными генами подавляющих в принятых подборах пар. Следовательно, совокупность таких биологических факторов становится все более очевидным, фундаментальной особенностью популяционного уровня и ее следует решать качественно иными методами, в частности методами современной биотехнологии.

Биотехнология на сегодня представляет собой ультрасовременный этап научно-технического прогресса аграрной науки. Пионерами методов биотехнологии, которые уже широко применяются в животноводстве, являются трансплантация и криоконсервация генетических материалов животных (гамет и эмбрионов), на базе которых решается проблема ускоренного размножения и сохранения генофонда ценных генотипов и создания на их основе новых высокопродуктивных пород животных с запрограммированными качествами.

Однако, некоторые биотехнологические и селекционно-генетические аспекты сохранения, ускоренного размножения и племенного улучшения животных мало изучены и недостаточно разработаны. В частности, не всегда дают стабильные результаты гормональная стимуляция суперовуляции у овец-доноров и извлечение эмбрионов, являющиеся исходным материалом для метода трансплантации и криоконсервации эмбрионов. Остается проблемным вопрос приживляемости эмбрионов после пересадки их реципиентам , а также не достаточно изучены влияние условий кратковременного и длительного хранения и состава сред на жизнеспособность эмбрионов овец, которые необходимы для успешного выполнения программы сохранения и ускоренного размножения высокопродуктивных племенных животных.

В современных условиях развития животноводства особую актуальность приобретает разработка прогрессивных методов биотехнологии ускоренного размножения и сохранения высокоценных племенных животных, направленных на повышение эффективности методов трансплантации и криоконсервации эмбрионов в овцеводстве и разработка методов оценки племенных качеств животных в министадах, обеспечивающих ускорение селекционного прогресса в популяциях.

Приоритетными направлениями в области животноводства и ветеринарии являются: создание, сохранение, развитие и использование генетических ресурсов животных для выведения новых высокопродуктивных, устойчивых к стрессовым факторам среды пород, линий, типов и кроссов сельскохозяйственных животных, птиц; разработка эффективных технологий их содержания с учетом породного районирования; совершенствование биотехнологических методов сохранения и размножения генофонда сельскохозяйственных животных; разработка эффективных методов диагностики, терапии и профилактики болезней животных. Проанализировав деятельность научных организаций, МСХ РК сделан вывод, что в настоящее время развитие агропромышленного комплекса страны сдерживается не столько из-за отсутствия или недостатка научных разработок, рекомендаций, пород, типов и линий животных, сколько из-за недостаточного их внедрения в производство .

Одним из основных методов совершенствования пород крупного рогатого скота в республике является искусственное осеменение и использованием высококлассных быков-производителей. На современном этапе имеющееся поголовье высокопродуктивных коров не обеспечивает полную потребность племпредприятий в быках-производителях. Использование метода трансплантации эмбрионов в селекционно-племенной работе открывает возможности ускоренного размножения генетически ценных животных по материнской линии.

В настоящее время технология трансплантации эмбрионов включена в долгосрочные племенные программы многих развитых стран мира по разведению, улучшению и сохранению существующих пород скота.

Углубленные исследования репродуктивной функции животных, ее возможная регуляция, микрохирургические манипуляции с зародышами показали, что метод трансплантации может являться основой ускоренного воспроизводства высокопродуктивных коров и целых популяций. Практическое применение этого метода в скотоводстве обеспечивает интенсивное размножение животных с высокой генетической ценностью, ускоренное получение высокоценных племенных быков, матерями которых являются выдающиеся родоначальницы, способствует повышению эффективности племенной работы, оздоровлению стада и защите от ряда заболеваний.

Мировой опыт свидетельствует, что трансплантация эмбрионов может ускорить селекционный прогресс в молочном скотоводстве в 6-7 раз по сравнению с обычными методами разведения. Результаты применения трансплантации эмбрионов на практике показывают, что этот метод позволяет получать при разовом использовании донора 2,5-3,0 теленка в год, при многократном (2-5 раз в год) – 6-20 и более телят.

Метод трансплантации позволяет получать зародыши от одной самки 4-5 раз в год, вследствие чего очевидна реальная возможность ежегодного получения от коровы-рекордистки до 10-30 и более телят. Это позволяет значительно ускорить ежегодный генетический прогресс в стаде путем интенсивного отбора, точности оценки матерей быков и племенного использования животных с высоким генетическим потенциалом. Трансплантация эмбрионов позволяет быстро размножить импортируемые группы животных. Кроме того, ввозить зародыши гораздо дешевле, чем животных. Разработанная технология криоконсервирования эмбрионов обеспечивает длительное их хранение и создание криобанка зародышей выдающихся животных.

Для комплектации собственной племенной базы быками-производителями АО «Асыл тулiк» закупило из Республики Словакия 200 глубокозамороженных эмбрионов, полученных от высокоценных родительских пар зарубежной селекции, из которых 100 эмбрионов голштинской черно-пестрой породы, 50 эмбрионов голштинской красно-пестрой породы и 50 эмбрионов швицкой породы. Средняя продуктивность матерей отцов эмбрионов по голштинской черно-пестрой породе составляет от 10 000 до 17 000 кг молока в год с жирностью 3,5-4,5 %. Продуктивность коров-доноров составляет от 9 000 до 12 000 кг молока в год с жирностью 3,6-4,7 %.

За 4 года работы было проведено 96 эмбриопересадок, приживляемость эмбрионов составляет от 33 до 60 %, что является хорошим показателем. Получено 22 теленка-трансплантанта, из них 9 бычков-трансплантантов находятся на предприятии и от них получают сперму, наряду с этим они поставлены на оценку по качеству потомства в хозяйствах ряда областей. Данные по оценке показывают, что дочери быков-трансплантантов превышают по продуктивности сверстниц в 2-2,5 раза. Телки-трансплантанты остаются в хозяйствах и используются для «заказного» спаривания.

Таким образом, трансплантация эмбрионов играет важную роль в молочном и мясном скотоводстве страны, и ее значение будет постоянно возрастать, т. к. она позволяет лучше использовать биологические резервы самок для повышения производства продуктов животноводства. Залогом успешной работы по трансплантации эмбрионов являются: выбор правильной структуры управления и формы организации работ по трансплантации, наличие современного оборудования, инструментария, эффективных биопрепаратов, полноценное кормление, хороший уход и содержание коров-доноров и телок-реципиентов, создание условий при проведении работ высококвалифицированными специалистами, считает Ж. Алмантай .

В животноводстве США, имеющем высокий уровень развития, многие породы и виды животных уже практически не различаются по продуктивности. Поэтому важное значение имеет сохранение биологического разнообразия генофонда сельскохозяйственных животных. Решение данной проблемы ученые связывают с биотехнологией. В этой связи актуальны следующие направления научных исследований: картирование генов животных и разработка методов генной инженерии; использование генов диких близкородственных видов для совершенствования сельскохозяйственных форм; разработка биотехнологических приемов создания новых и размножения имеющихся лучших животных.

Генетические ресурсы животных представляют ценный и стратегически важный капитал любой страны, так как они связаны с решением проблемы обеспечения населения страны продовольствием, промышленности – сырьем. В целях сохранения генофонда сельскохозяйственных животных необходимо осуществить мероприятия на двух уровнях: популяционном и клеточно-биотехнологическом. На популяционном уровне следует создать реликтовые фермы по регионам для сохранения исчезающих пород и популяций животных в генофондовом хозяйстве; получение от них достаточного количества гамет и эмбрионов и их криоконсервация; ускоренное воспроизводство ценных особей путем трнсплантации эмбрионов; генетическая экспертиза существующих в республике и завозимых в страну племенных животных с целью охраны геноресурсов животноводства Казахстана от дрейфа нежелательных генов. Необходимость данных мероприятий вызвана возможностью завоза вредных генов, чреватых самыми непредсказуемыми и нежелательными последствиями .

Одним из ключевых моментов ускоренного размножения ценных генотипов животных является разработка фундаментально-прикладных основ биотехнологических методов, таких как трансплантация эмбрионов, криоконсервация гамет и эмбрионов, направленные, прежде всего, на максимальное использование воспроизводительных способностей маток-доноров эмбрионов. В процессе совершенствования поголовья животных резко возросла роль производителей, а влияние маток осталось незначительным из-за малого числа производимого ими потомства. Так, число потомков от одной овцы и коровы за всю ее жизнь составляет от 3 до 6 голов. Потомство же генетически ценных быков и баранов-производителей при искусственном осеменении может насчитывать до нескольких десятков тысяч голов. Между тем биологические возможности воспроизводства маток велики, яичники новорожденных телочек и ярок содержат до 50-70 тыс. потенциальных яйцеклеток. Для более полного использования этого огромного генетического потенциала в качестве незаменимого инструмента служит биотехнологический метод – трансплантация эмбрионов в сочетании с гормональной индукцией суперовуляции.

Отмечает, что в Казахстане своевременно были предприняты кардинальные меры для решения проблемы сохранения и ускоренного размножения численности поголовья ценных и редких генотипов овец. Для этого учеными-аграрниками широко внедряются в практику воспроизводства овец новейшие достижения биотехнологической науки, такие как гормональная стимуляция полиовуляции и трансплантации эмбрионов. В результате проведенных работ по трансплантации эмбрионов получены каракульские ягнята, выращенные в организме овцематок-реципиентов. В качестве реципиентов использовались овцематки едилбаевской, казахской тонкорунной и казахской полутонкорунной пород овец. Приживляемость составила в среднем 63 %. От каждой овцематки-донора получено в среднем по 5 нормальных ягнят, выращенных в организме овцематок-реципиентов. Указано, что биотехнологический метод гормональной стимуляции полиовуляции и трансплантации эмбрионов позволяет ускоренными темпами увеличить численность высокопродуктивных, ценных и редких генотипов каракульских овец.

Для поддержания тенденций племенного совершенствования скота в Украине разработали государственную программу селекции в животноводстве, в которой предусматривается ряд мер по материальной компенсации затрат на закупку эмбрионов от высокопродуктивных коров-доноров (до 500 долл. за эмбрион), оплате работы специалистов-эмбриологов.

Активно велись работы по пересадкам эмбрионов, импортированных из стран Северной Америки и собственного производства от коров – доноров специализированных молочных и мясных пород скота, в лаборатории при государственном селекционном центре Украины.

За десять лет пересажено более 5 тыс. зародышей, приживляемость их составила 49,3 % и колебалась по годам от 42 до 56 %. По итогам этой работы издан каталог эмбрионов крупного рогатого скота .

Проведены работы по изучению динамики роста и развития ягнят-трансплантатов в сравнении со сверстниками, полученными от искусственно осемененных овцематок. Для этого реципиентам акжаикской мясо-шерстной породы на третьи сутки после проявления полноценного полового цикла трансплантировали по два эмбриона на каждую голову. От рождения до 4-месячного возраста среднесуточный прирост баранчиков, трансплантатов составил 229,4, а у ярочек – 218,1 г. Повторное взвешивание в возрасте 4 мес. показало, что живая масса баранчиков и ярок опытной группы составила соответственно 36,6 и 31,3, а контрольной – 31,6 и 29,1 кг. Лучшее развитие ягнят во внутриутробный период сказалось не только на живой массе при рождении, но и на дальнейшем их росте и развитии. Это свидетельствует о возможности использования потенциальной репродуктивности выдающихся маток для значительного увеличения ценных особей путем внедрения метода трансплантации эмбрионов .

И изучали рост и развитие полутонкорунных ягнят, полученных от трансплантации культивированных эмбрионов овцам едилбаевской, казахско-тонкорунной и дегересской пород. И указали, о значительном влиянии организма матерей-реципиентов на характер эмбрионального и раннего постэмбрионального развития ягнят-трансплантатов. Так, ягнята-трансплантаты, выращенные едилбаевскими матками-реципиентами рождаются более крупными и превосходят по живой массе своих сверстников выращенных в организме казахских тонкорунных и дегересских маток. Более крупная величина ягнят-трансплантатов при рождении, а также более высокая молочная продуктивность едилбаевских маток-реципиентов обуславливает более интенсивный рост и развитие их в подсосный период.

Установлено, что при изучении молочной продуктивности лидировали коровы-трансплантаты, удой которых за 305 дней лактации составил 4120 кг, что выше контроля на 488 кг (13,4 %) при достоверной разности.

Разница в уровне молочной продуктивности отразилась на экономических показателях производства молока. Наиболее дешевое молоко было получено от первотелок-трансплантатов. Рентабельность производства молока (40,3 %) была выше, чем у коров опытной группы. Таким образом, преимущества трансплантации эмбрионов очевидны.

Проведены научные исследования в трех хозяйствах Алматинской области. Эксперименты проведены в двух направлениях. В первом направлении с целью генетического улучшения и получения высокопродуктивного молодняка использовалось криоконсервированное семя быков-производителей с высокой жирномолочностью матерей. Трансплантация эмбрионов (второе направление) проводилась согласно существующей инструкции (М., 1981). Изучали рост, развитие трансплантатов разного генотипа. Всем реципиентам, пришедшим в охоту, на 7-й день были трансплантированы семидневные эмбрионы. Отмечено, что при рождении живая масса бычков-трансплантатов американских швицев колебалась от 32,0 до 47,0 кг. При рождении живая масса телок-трансплантатов голштинской породы составляла 36,0 кг, в 2-месячном возрасте – 85,0; в 6 мес. – 150,0; в 9 мес. – 230,0 и в 12 мес. – 310,0 кг. Таким образом, изучение роста и развития трансплантатов уже на первом этапе показало их различие в разрезе породности и принадлежности к разным хозяйствам .

Идея получения максимального числа потомков от лучших по продуктивности самок издавна привлекала внимание исследователей. Решение этой проблемы возможно на основе применения метода трансплантации эмбрионов. Отмечено, что проблема трансплантации эмбрионов, в последнее время привлекала большое внимание ученых и животноводов-практиков. С одной стороны, интерес к ней обусловлен, экономическими требованиями производства эффективно использовать коров с высоким генетическим потенциалом, а с другой – в связи с получением высокого процента приживляемости эмбрионов крупного рогатого скота после пересадки. Трансплантация эмбрионов – метод воспроизводства животных, сущность которого состоит в извлечении из половых путей самки – донора эмбрионов на ранних стадиях развития и перенос в половой тракт самки – реципиента. В Казахстане работа по трансплантацию эмбрионов с учетом мирового опыта была начата в последних годах. В настоящее время осуществляется успешные пересадки зародышей овец в западном Казахстане. Научные исследования и практическое применение трансплантации эмбрионов крупного рогатого скота начали развиваться. Для широкого распространения этой новой биотехнологии в практике селекции и воспроизводства животных необходимы надежные источники получения оплодотворенных яйцеклеток или эмбрионов на ранних стадиях развития .

Трансплантация эмбрионов открывает огромные возможности в разведении и воспроизводстве сельскохозяйственных животных как с точки зрения повышения эффективности племенной работы, так и ускорения воспроизводства ценных генотипов, создает более благоприятные условия использования мировых генетических ресурсов: транспортировка глубоко замороженных эмбрионов вместо животных, снижение опасности завоза многих инфекционных и инвазионных заболеваний, исключающие долговременное карантинное содержание и необходимость адаптации импортированных животных к новым условиям среды. Создаются также условия для исследований, разработок и внедрения в области биотехнологии животноводства; определение пола эмбрионов, получение монозиготных близнецов, производство химер, проведение работ по эмбриогенетической инженерии, направленные на получение трансгенных организмов, создание банков гамет и эмбрионов, для сохранения редких ценных пород и исчезающих, форм диких крупных копытных животных, а также генокопии особо ценных особей.

В развитии биотехнологических методов в Казахстане выделяются 6 этапов. Последние 2 этапа и годов являются наилучшими в биотехнологии размножения сельскохозяйственных животных. Именно в этот период проведены международные опыты: завезены эмбрионы в Казахстан из Австралии. Всего был доставлен 451 эмбрион. От трансплантации 61 эмбриона 33 реципиентам получен 31 ягненок. Опыт показал, что межконтинентальная перевозка эмбрионов перспективна в развитии овцеводства. Исследовательский центр овцеводства – автор метода криоконсервации спермы баранов, который находит применение в Австралии, Новой Зеландии, США, Монголии и других странах. Провели три опыта по применению замороженной спермы со сроком хранения 7, 8 и 9 лет. Проведенные три опыта показали, что можно использовать замороженную и сохраненную в течение 7-9 лет сперму баранов полутонкорунных пород с целью освежения крови разводимых в Казахстане овец. При этом суягность составляет 30,3-59,4 %, а плодовитость – 112,7-133,1 % .

Учитывая дороговизну существующих методов хранения спермы баранов, разработана синтетическая среда, которая обеспечивает высокую выживаемость и оплодотворяющую способность спермы баранов-производителей в течение нескольких суток, с подвижностью спермиев более 7 баллов при температуре окружающей среды, без применения хладагентов и пищевых продуктов.

Перспективы развития биотехнологии воспроизводства в овцеводстве являются:

Первое – это получение потомства от животных соответствующих мировому стандарту, путем завоза семени от быков с удоем матерей 10-12 тыс. кг, в лучшем случае от быков с удоем матери 19-22 тыс. кг.

Такая работа не только повысит продуктивность, но значительно пополнит генофонд высокопродуктивных животных. Организация этой работы требует глубокого осмысления и серьезных расчетов.

Второе – создание репродуктивного стада для заказного спаривания и заготовки эмбрионов. В молочном скотоводстве – это выделение в отдельную группу коров с удоем 4,5 тыс. кг молока с использованием быков с удоем матерей 7-9 тыс. кг. Такие животные имеются в племенных хозяйствах, их надо взять под особый контроль и оказать помощь в улучшении кормления и выполнении работы .

В овцеводстве – выделение элитных маток с настригом 2,5-3.0 кг, осеменение их баранами с настригом не менее 6 кг в чистом волокне.

Третье, и самое главное – это организационное совершенствование и дальнейшее внедрение метода искусственного осеменения коров и овец. Однако реорганизация в аграрном секторе, создание новых сельхозформирований, переход 80 % маточного поголовья в частный сектор требует разработки и внедрения новых организационных форм .

Биотехнологические методы, к которым относится трансплантация эмбрионов, играют важную роль, особенно в производстве промышленного типа и их значение будет постоянно возрастать, так как они позволяют лучше использовать биологические резервы для повышения производства продуктов животноводства и тем самым оказывают существенное влияние в ускорении экономического прорыва в области животноводства.

На современном этапе развития смушкового овцеводства остро стоит проблема сохранения и ускоренного размножения существующих ценных генотипов, решение которой традиционными методами селекции маловероятно. При этом, главным сдерживающим биологическим фактором является: во первых, низкая воспроизводительная способность самок, хотя в яичниках содержится огромное количество незрелых яйцеклеток (ооцитов), которые при соответствующих условиях могут развиваться и овулировать; во-вторых, из-за признаков, обусловленные рецессивными генами, подавляемыми в принятых подборах пар. Следовательно, совокупность таких биологических факторов становится все более очевидным, фундаментальной особенностью популяционного уровня и, ее следует решать качественно иными методами, в частности разработкой биотехнологии трансплантации эмбрионов высокоценных генотипов смушковой продуктивностью.

Трансплантация эмбрионов, как пионер биотехнологического метода, на сегодня представляет ультрасовременный этап научно-технического прогресса, на базе которого становится возможным решить проблемы сохранения генофонда существующих и исчезающих типов смушковых овец и ускоренного их размножения, а также усиления генетического прогресса в субпопуляциях. Осуществлен маркетинговый анализ биоресурсов отрасли и обоснована необходимость перехода ее на новый уровень научного обеспечения, отвечающий современным требованиям развития научно-технического прогресса. КазНИИ каракулеводства разработаны научные основы и практические приемы трансплантации эмбрионов овец смушкового направления.

В теорию биотехнологии трансплантации эмбрионов внесены: состояния генетических процессов в субпопуляциях; реакция половой системы доноров разных окрасок и расцветок на эндокринные гормоны; жизнеспособность эмбрионов в процессе извлечения и пересадки; взаимодействие генотипа и среды. На основе установленных теоретических принципов разработаны новые эффективные способы отбора доноров и реципиентов, индукция суперовуляции у доноров смушковых овец, извлечения и пересадки их эмбрионов и оценки племенных качеств маток-доноров и баранов-трансплантантов. Крупным достижением использования метода трансплантации эмбрионов является создание за относительно короткий срок новой породы курдючных овец Шуйской популяции смушково-мясо-сальной продуктивности. Приоритетным направлением являются ускорение темпов воспроизводства и селекции существующих овец с ценными качествами, а также сохранение генофонда редких исчезающих животных методом трансплантации их эмбрионов. В перспективе намечены новые направления исследований в биотехнологии, как раннее определение пола, генетическое копирование с помощью микрохирургических способов разделения ранних эмбрионов, клонирование, пересадки генов и получение трансгенных животных.

Эти новые методы биотехнологии, несомненно в перспективе окажут эффективное влияние на дальнейшее развитие смушкового овцеводства .

В настоящее время в результате достигнутых успехов фундаментальных наук возникла возможность развития принципиально новых эффективных методов влияния на организм животных, на их наследственность. В последние годы в области биотехнологии интенсивно разрабатываются научно-методические основы получения трансгенных животных на базе использования достижений генной, клеточной и эмбриогенетической инженерии в сочетании с методом трансплантации эмбрионов.

Важное значение в современных условиях приобретает проблема породообразования и совершенствования пород сельскохозяйственных животных, в т. ч. и овец. Одним из основных факторов ускорения породообразования в овцеводстве является широкое внедрение в этот процесс современных достижений в области генетики и селекции. Применение ЭВМ, достижений генной инженерии, биотехнологии, трансплантации эмбрионов, клонирование животных и получение трансгенной овцы – вот путь эффективного породообразования в условиях современности. Большие перспективы имеются в использовании биотехнологии в эмбриогенетике сельскохозяйственных животных. Основное значение трансплантации эмбрионов – увеличение эффективности селекции животных. Этот метод особенно ценен в условиях дефицита генетических ресурсов на начальных стадиях породообразовательного процесса, когда возникает необходимость быстро размножить животных с желательным генотипом. Метод трансплантации эмбрионов способствует решению следующих важных теоретических задач селекции: размножение генетически ценных особей для быстрого создания высокопродуктивных семей и семейств; получение идентичных животных путем разделения ранних эмбрионов. Это дает возможность изучения взаимодействия генотип – среда, выяснить влияние наследственности на хозяйственно полезные признаки; способствует сохранению генофонда пород; получение потомков от бесплодных, но ценных по генотипу животных; повышение устойчивости животных к заболеваниям; замена импорта и экспорта животных на импорт и экспорт криоконсервированных эмбрионов; акклиматизация импортных животных; получение животных определенного пола; межвидовые пересадки, получение гибридных животных.

Наряду с использованием традиционных приемов в породообразовательном процессе (комплекс селекционно-племенных мероприятий, рационализация кормления и содержания животных и т. д.) применение указанных выше достижений биотехнологии в создание новых пород и типов животных имеет большое теоретическое и практическое значение .

Получение трансгенных сельскохозяйственных животных с заданными параметрами продуктивности (длинношерстных, мясных, молочных и т. д.) значительно ускорило бы селекционный процесс, направленный на создание высокопродуктивных пород животных.

В связи с вышеизложенным возникает настоятельная необходимость разработки фундаментально-прикладных основ сохранения биологического разнообразия, интенсивного воспроизводства и рационального использования генетических ресурсов животных с привлечением самых современных методов биотехнологии воспроизводства таких как: трансплантация эмбрионов, криоконсервация гамет и эмбрионов, культивирование и оплодотворение яйцеклеток. И на этой основе можно кардинально решить актуальные проблемы ускоренного размножения ценных генотипов и сохранения поголовья редких, исчезающих форм как аборигенных популяций домашних, так и диких крупных копытных животных.

2. ПОГОТОВКА К ТРАНСПЛАНТАЦИИ ЭМБРИОНОВ

Одним из главных направлений в повышении продуктивности животных является изучение и использование современного биотехнологического метода трансплантации эмбрионов для ускоренного воспроизводства ценных генотипов.

Трансплантация эмбрионов – очень сложный, кропотливый процесс, состоящий из целого ряда последовательных этапов: отбор доноров, вызывание у них полиовуляции, их осеменение, извлечение эмбрионов, оценка последних, культивирование, замораживание и их пересадка реципиентам. Каждый из этих процессов может значительно влиять на эффективность метода в целом, поэтому строгое соблюдение всей технологии – необходимое условие успешного применения данного метода биотехнологии.

2.1. Отбор доноров

Донор – корова или овца высокой племенной ценности, от которой после гормонального индуцирования суперовуляции и осеменения спермой выдающегося быка или барана – улучшателя получают эмбрионы. Отбор доноров – целенаправленный выбор племенных маток, хорошо реагирующих на гормональную обработку и дающих биологически полноценные эмбрионы. Наиболее важными критериями отбора животных в качестве доноров являются их высокая племенная ценность и хорошие воспроизводительные качества.

В стадах черно-пестрой породы Московской области с 1933 по 1988 гг. среднегодовой генетический прогресс: по удою - 48,1 кг, содержанию жира в молоке - 0,003 %, молочному жиру - 2,31 кг. Для холмогорского скота достигнут сдвиг по удою 16 кг, молочному жиру - в 0,3 кг.

В группу отцов быков отбирают наиболее ценных в племенном отношении производителей. Поэтому отцы быков проходят длительный процесс оценки, отбора по происхождению, собственной продуктивности и качеству потомства. На практике быков бракуют: по росту и развитию (10-15 %), половой активности и качеству спермы (20-25 %), оплодотворяющей способности спермы (10-15 %), по качеству потомства, как правило, отбирают одного из четырех быков, поставленных на испытание (из 100 улучшателей - 25 быков).

Требования для быкопроизводящих коров: удой не менее 150 % молока от стандарта породы, содержание жира в молоке на 0,2 % выше стандарта породы, хорошо развитое вымя ваннобразной, чашеобразной или округлой формы с оценкой не менее 3 баллов, живой массой выше стандарта породы. У коров индекс равномерности развития вымени не нижи 43 %, скорость молокоотдачи 1,8-2 кг/мин.

В качестве отцов будущих быков-производителей должны быть быки, оцененные по качеству потомства, имеющие категорию Б по жирномолочности, и А1 по удою, крепкой конституции с оценкой экстерьера и конституции 25-29 баллов и их матери, пригодные к машинному доению. Если производитель не оценен по качеству потомства, то требования к его матери и матери отца должны быть по удою не менее 200 % от стандарта породы, а по жирномолочности на 0,2 % выше стандарта породы.

Для этого в Российской Федерации организованно 325 племзаводов и 700 племрепродукторов, имеется 107 племпредприятий. В Мурманской и Магаданской областях ликвидированы племпредприятия, а осеменение животных проводят спермой быков, приобретенной на Центральной станции искусственного осеменения. В результате - использование высокоценных быков-производителей, оцененных по качеству потомства преферентными (преимущественно) улутшателями. Эти области в настоящее время имеют высокие удои на корову, и на этой основе созданы высокопродуктивные молочные стада крупного рогатого скота.

Реализация всех звеньев крупномасштабной селекции позволяет существенно повысить совершенствование пород крупного рогатого скота в крупных регионах Российской Федерации.

2.Биотехнология в животноводстве

Активно проводятся исследования и по культивированию генеративных клеток.