Модель биоэнергетической оценки и прогнозирования шерстной продуктивности в овцеводстве
Комплексное решение задач, поставленных в Доктрине продовольственной безопасности Российской Федерации до 2030 года, Государственной программе развития сельского хозяйства и регулирования рынков сельскохозяйственной продукции, сырья и продовольствия, в Стратегии развития производства органической продукции в РФ, требует тесного взаимодействия драйверов отраслевого развития АПК.
Особую актуальность приобретают разработка и внедрение в практическую селекцию объективных методов диагностики и прогнозирования продуктивности, племенной ценности продуктивных сельскохозяйственных животных в раннем возрасте, к числу которых относятся и цифровые технологии.
Современные генетические исследования указывают, что большинство количественных хозяйственно полезных признаков овец — это сложный полигенный наследственно обусловленный комплекс, зависимый от большого количества генов. Эти представления в определенной степени объясняют картину промежуточного наследования потомством любого количественного признака от родителей.
Важной особенностью полимерии является суммарное действие неаллельных аддитивных генов на развитие количественных признаков, суммирование «доз» которых в конечном итоге обусловливает существование непрерывных рядов количественных изменений у животных. Аддитивные гены имеют свойства, дающие кумулятивный эффект по шерстной продуктивности овец.
Принято считать, что чем больше у особи доминантных генов, тем выше степень выраженности признака, а следовательно, выше активность процессов обмена веществ в организме, напряженность деятельности центральной нервной системы, особенно в части гомеостатирования, возникновения и распространения электрических импульсов в живых клетках, органах и системах органов. Такой путь передачи информации в живых организмах является самым быстрым, а работоспособность этих путей может быть оценена через отдельные сенсорные регуляторные элементы — поверхностно локализованные биологически активные центры, которые являются энергоаккумуляторами животного организма. Центры рассматриваются как датчики, позволяющие оценивать продуктивный потенциал животных и могут служить элементами цифровых технологий.
Рабочей гипотезой серии опытов явилось положение о том, что сформированная, генетически детерминированная продуктивность родителей и УБП их ПЛБАЦ взаимосвязаны, наследуются потомством, а УБП ПЛБАЦ животных может служить одним из достоверных критериев оценки эффективности селекционного процесса в овцеводстве.
Цель исследований — разработка цифровой модели прогнозирования наследуемости уровня шерстной продуктивности потомством овец на основе биоэнергетического параметрирования поверхностно локализованных биологически активных центров.
Материалы и методы исследования
Исследования проводили с 2017 по 2020 год в «СельхозИнвест (СП «Навесное)», ООО «ЛивныИнтерТехнологии (СП «Михайловское)» Орловской области Российской Федерации.
Объект исследований — ягнята северокавказской породы, полученные методом гетерогенного разновозрастного подбора родительских форм.
Опытные группы родительских пар формировали методом возрастного гетерогенного подбора (табл. 1).
Все животные находились в одинаковых условиях кормления и содержания.
Эксперименты проведены с соблюдением требований, изложенных в Директиве Европейского парламента и Совета Европейского союза о защите животных, использующихся для научных целей (Директива Европейского парламента и Совета Европейского союза от 22 сентября 2010 года № 2010/63/ЕС по охране животных, используемых в научных целях), и принципов обращения с животными, согласно статье 4 ФЗ РФ № 498-ФЗ (Федеральный закон от 27.12.2018 № 498-ФЗ (ред. от 24.07.2023) «Об ответственном обращении с животными и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации»).
Предлагаемая система основана на интеграции физиологических и биоэнергетических данных и ориентирована на создание единой информационной платформы для оперативной и точной оценки состояния животных.
Получение биоинформационных данных основано на проведении биоэнергетического параметрирования в ПЛБАЦ № 13, 15, 64, 65, 80. Исследованиями Л.Д. Самусенко, А.В. Мамаева установлено, что расположение отдельных групп биологически активных центров, их архитектоника обеспечивают постоянную связь организма с окружающей средой посредством сенсорных механизмов, центральной и периферической нервной системы. Группы центров находятся в постоянной взаимосвязи между собой и участвуют в регуляторной деятельности отдельных групп органов в основном через сегменты спинного мозга и в целом соответствуют главным нервным стволам, иннервирующим отдельные органы, связаны с ними и могут быть использованы для получения той или иной прагматической информации, регулирования деятельности отдельных органов и систем, чем и обоснован выбор параметрируемых центров.
Нумерация и локализация ПЛБАЦ на теле овец приняты в соответствии с патентом РФ 257025:
№ 13 — локализация: на дорсомедиальной линии тела в углублении между остистым отростком последнего поясничного позвонка и первым крестцовым позвонком;
№ 15 — локализация на дорсомедиальной линии тела между остистыми отростками последнего крестцового и первого хвостового позвонков;
№ 64 — локализация билатерально, каудально 13-го ребра на одну ширину ладони и два поперечника пальца и дорсально БАЦ 63 на два поперечника пальца;
№ 65 — локализация билатерально на один поперечник пальца, каудально БАЦ 64 и на один поперечник пальца дорсально БАЦ 64;
№ 80 — локализация билатерально на 2–4 поперечника пальцев ниже медиального края коленной чашечки и 1–2 поперечника пальцев с латеральной стороны большеберцовой кости каудально.
Измерения уровней биоэлектрических потенциалов в ПЛБАЦ № 13, 15, 64, 65, 80 проводили в течение трех смежных дней с последующим расчетом средних арифметических значений и их ошибок.
Для идентификации поверхностно локализованных биологически активных центров и снятия биоэнергетических параметров поверхностно локализованных биологически активных центров может быть использован любой прибор, предназначенный для проведения электропунктуры или снятия показаний биоэлектрических потенциалов в коже человека и животных, например типа ЭЛАП (Россия).
Биоэнергетическое параметрирование проводили как у родительских форм (овцематки и бараны-производители в возрасте от 1,5 до 3,5 лет), так и у ягнят до 12-месячного возраста один раз в неделю трехкратно. Параметрирование проводили в утренние часы, что обеспечивало наибольшую точность получения биоэнергетической информации из мест локализации поверхностно локализованных биологически активных центров и рассчитывали средние показатели.
В возрасте 12 месяцев проводили оценку шерстной продуктивности.
Расчет коэффициента наследуемости проводили по формуле:
Живую массу потомков определяли в возрасте 12 месяцев.
Полученные данные обрабатывали методом вариационной статистики с вычислением критерия достоверности по Стьюденту с использованием Microsoft Office Excel 2010 и IBM SPSS Statistics V.18 (США).
Результаты и обсуждения
Известно, что при разведении овец важно правильно и рационально организовать племенной подбор — ключевой процесс селекционного совершенствования овец.
Получение более продуктивного потомства с высокими показателями наследуемости и изменчивости хозяйственно полезных признаков — главная цель в селекции. Внедрение цифровых технологий в этот процесс будет способствовать совершенствованию существующих методов подбора с более объективной оценкой качества получаемого потомства.
Полученные опытные данные рассматривали в системе «возраст — УБП ПЛБАЦ — продуктивность маток и баранов-производителей».
Установлено, что у дочерей, полученных в первом варианте подбора, УБП ПЛБАЦ был на 5,42 мкА и 1,77 мкА достоверно выше УБП ПЛБАЦ дочерей, полученных во втором и третьем вариантах подбора соответственно (р < 0,01, р < 0,001) (табл. 2).
Дочери, полученные во втором и третьем вариантах подбора, отличались большей (на 2,7–1,6 кг) величиной живой массы, большим (на 0,5–0,4 кг) настригом немытой шерсти и большей (на 1,7–0,7 см) длиной естественной шерсти. По качественному признаку руна (тонине) дочери — потомки всех вариантов подбора имели показатель, в среднем равный 28,4 мкм. Коэффициент изменчивости (Cv) УБП ПЛБАЦ у дочерей — потомков от первого варианта подбора составил 14,81%, от второго и третьего — 8,1% и 9,1% соответственно.
Аналогичная тенденция отмечена и в отношении количественных показателей. При первом варианте подбора по живой массе Cv 6,8–19,1%, при втором и третьем— 5,4–17,8%. Cv тонины шерсти в первом варианте 5,6%, Cv во втором и третьем — 6,5–6,8% соответственно.
Организм представляет собой целостную саморегулирующуюся систему, в которой всё взаимосвязано и взаимообусловлено, а изменение одного признака вызывает изменение других. Эта зависимость называется корреляцией, являющейся важным генетическим параметром, использование которого позволяет осуществлять желаемого рода преобразования хозяйственно полезных признаков.
С целью обоснования использования в селекции овец УБП ПЛБАЦ, как одного из критериев отбора и подбора воспроизводящего поголовья, были определены показатели корреляции по принципу «мать — дочь» (табл. 3).
Установлено, что у потомков дочерей, полученных от баранов-производителей с УБП ПЛБАЦ 43,9 мкА в возрасте 1,5 лет и маток с УБП ПЛБАЦ 41,2 мкА в возрасте 3,5 лет, умеренная величина корреляции УБП ПЛБАЦ (+0,367), слабые значения корреляции (от +0,138 до +0,243) по признакам, находящимся под селекционным давлением: живой массе, диаметру шерстных волокон, настригу шерсти.
Наследуемость — доля фенотипической изменчивости, обусловленная генетическими различиями между особями. Показатель наследуемости (h2) представляет собой долю участия генетических факторов в общей (фенотипической) изменчивости признака. Показатель наследуемости для количественных признаков (роста, массы тела) может иметь значение от 0 до 1,0, что свидетельствует о полной генетической детерминации признака.
Установленная взаимосвязь УБП ПЛБАЦ с продуктивностью животных позволила выяснить степень генетической детерминации УБП ПЛБАЦ у дочерей (табл. 4).
Полученный коэффициент наследуемости УБП ПЛБАЦ 0,74 демонстрирует, что уровень биоэлектрического потенциалов ПЛБАЦ матерей на 0,74 обусловлен наследственностью и в той же мере унаследован их дочерями. Дисперсионным анализом установлен коэффициент наследуемости УБП ПЛБАЦ дочерей от баранов-производителей разного возраста (табл. 5).
Наследственные свойства будущих производителей прогнозируются в раннем возрасте с учетом происхождения. В опытах установлена продуктивность баранчиков, полученных при разных вариантах биоэнергетического подбора родительских пар (табл. 6).
При анализе установлено, что сыновья, полученные от родителей второго варианта подбора, отличались повышенным (на 8,9 мкА и 5,9 мкА) УБП ПЛБАЦ относительно аналогов первого и третьего вариантов подбора. В определенной зависимости от УБП ПЛБАЦ баранчиков находились количественные и качественные показатели шерсти. Так, опытные баранчики с большим УБП ПЛБАЦ отличались достоверно большей (на 4,60 кг) живой массой относительно баранчиков от первого варианта подбора, а разница с животными третьего варианта подбора была недостоверной.
По настригу немытой шерсти преимущество было за баранчиками с повышенным УБП ПЛБАЦ: отличия относительно первого варианта составили 0,6 кг (р < 0,05), относительно третьего — 0,3 кг. Естественная длина шерсти — показатель, который зависит от функционального состояния как самого организма, так и влияния паратипических и средовых факторов. Сыновья всех вариантов подбора не имели достоверной разницы в опытных группах по данному показателю.
Тонина шерсти соответствовала требованиям породы. Во втором биоэнергетическом варианте подбора у опытных животных было получено волокно меньшего диаметра — 28,6 мкм, что на 0,7 мкм меньше, чем у баранчиков первого варианта подбора, и на 2,4 мкм ниже, чем у потомков от третьего варианта подбора, при недостоверной разнице.
Таким образом, установлено, что сыновья, полученные от подбора баранов с УБП ПЛБАЦ 49,6 мкА в возрасте 2,5 лет и маток с УБП ПЛБАЦ 35,5 мкА, превосходили по живой массе и шерстной продуктивности сверстников из других биоэнергетических вариантов подбора. Отсюда биоэнергетические оценки ПЛБАЦ овец могут служить селекционным критерием при ведении внутрипородной селекции на повышение продуктивных качеств овец северокавказской мясошерстной породы и разновозрастном подборе родительских пар.
Для изучения степени наследуемости УБП ПЛБАЦ от отцов к сыновьям был рассчитан эффект гетерозиса (табл. 7).
Высокий эффект гетерозиса был отмечен у сыновей, полученных от спаривания баранов-производителей с УБП ПЛБАЦ 49,6 мкА в возрасте 2,5 лет и маток с УБП ПЛБАЦ 35,5 мкА в возрасте 1,5 лет. Истинный эффект гетерозиса составил 104,0% а относительный — 132,9%, что превысило показатели первого и третьего вариантов гетерогенного возрастного подбора.
Любой вид продуктивности определяется сложным взаимодействием наследственности с условиями внешней среды и внутреннего состояния организма. Выявление генетических параметров наследования показателей продуктивности позволяет разрабатывать эффективные приемы селекционного совершенствования популяции и отдельно взятых групп животных, что является одной из стратегических задач овцеводческого сектора агропромышленного комплекса страны.
Наследуемость считается не только свойством самого признака, но и популяции, и среды ее обитания. Поэтому наследуемость целесообразно определять для каждого конкретного стада и периода его совершенствования. При этом, как отмечает А.И. Ерохин, при коэффициенте наследуемости признака 0,30 и выше массовая селекция по фенотипу будет эффективной. В то же время низкая наследуемость (ниже 0,30) означает, что на изменчивость селекционных признаков большее влияние оказывают условия среды, и работа с такой популяцией по изменению ее генетической структуры отбором животных только по фенотипу будет малорезультативной. Значение коэффициентов наследуемости колеблется в широких пределах: по живой массе — от 0,17 до 0,54, по настригу шерсти в оригинале — от 0,10 до 0,62, по длине ее — от 0,2 до 0,74.
Большие различия в величине показателей наследуемости, обусловленные их тесной связью с породой, условиями кормления и содержания, уровнем и направлением племенной работы, указывают на возможность использования коэффициента только для определенных признаков и конкретного стада.
В исследованиях с применением гетерогенного возрастного подбора родительских пар и УБП ПЛБАЦ родителей получено потомство с высокой наследуемостью УБП ПЛБАЦ и шерстной продуктивности. Так, дочери, полученные от баранов-производителей в возрасте 1,5 лет со средними УБП ПЛБАЦ (43,9 мкА) и маток в возрасте 3,5 лет со средними УБП ПЛБАЦ (41,2 мкА), имели наследуемость 0,74, показывающую, что уровень биоэлектрических потенциалов ПЛБАЦ матерей на 0,74 обусловлен их наследуемостью и в той же мере унаследован их дочерями.
У баранчиков наиболее высокий эффект гетерозиса от применения биоэнергетического подбора пар был получен от сыновей баранов-производителей с УБП ПЛБАЦ 49,6 мкА в возрасте 2,5 лет и маток с УБП ПЛБАЦ 35,5 мкА в возрасте 1,5 лет. Истинный эффект гетерозиса составил 104,0% а относительный — 132,9%. Следовательно, полученные показатели коэффициента наследуемости у дочерей и эффекта гетерозиса у сыновей отражают в большей степени изменчивость УБП ПЛБАЦ, определяемую наследственными различиями и, соответственно, уровнем их будущей продуктивности.
Установленные закономерности могут служить тестом для прогнозирования шерстной продуктивности овец. На основании проведенных опытов установлены пределы биоэнергетических параметров ПЛБАЦ воспроизводящего поголовья овец, позволяющие с высокой долей достоверности прогнозировать высокую наследуемость шерстной продуктивности потомством овец.
Полученные данные позволили создать алгоритм цифровой модели прогнозирования наследуемости уровня шерстной продуктивности потомством овец (рис. 1).
Предлагаемая блок-схема оценки и прогнозирования состояния животных на основе параметрирования ПЛБАЦ способна значительно повысить точность отбора высокопродуктивных особей, повысить адаптивность стада и сократить издержки за счет своевременного реагирования на физиологические нарушения.
Таким образом, использование ПЛБАЦ как диагностического инструмента представляет собой эффективное дополнение к существующим подходам в селекции овцеводства и открывает перспективы для формирования более совершенных систем управления продуктивностью и здоровьем сельскохозяйственных животных.
Выводы
По результатам проведенных исследований выявленные закономерности могут служить дополнительным объективным критерием для эффективного отбора и подбора родительских пар с прогнозированием высокой продуктивности будущего потомства при следующих биоэнергетических сочетаниях: баранов-производителей с уровнем биоэлектрических потенциалов 43,9 мкА в возрасте 1,5 лет и овцематки с уровнем биоэлектрических потенциалов 41,2 мкА в возрасте 3,5 лет; баранов-производителей с уровнем биоэлектрических потенциалов 49,6 мкА в возрасте 2,5 лет и овцематок с уровнем биоэлектрических потенциалов 35,5 мкА в возрасте 1,5 лет.
Полученные данные легли в основу разработки нового способа прогнозирования шерстной продуктивности потомства овец (патент РФ № 2759339).
Об авторах
Людмила Дмитриевна Самусенко, кандидат биологических наук, доцент
ldsamusenko@mail.ru https://orcid.org.0000-0001-6243-3088
Андрей Валентинович Мамаев, доктор биологических наук, профессор
shatone@mail.ru https://orcid.org.000-0003-4864-086X
Светлана Николаевна Химичева, кандидат биологических наук, доцент
himichevasvetlana@yandex.ru https://orcid.org.0000-00018478-1024
Наталья Дмитриевна Родина, кандидат биологических наук, доцент
natalia_rodina_6@mail.ru https://orcid.org.0000-0008973-2950
Екатерина Юрьевна Сергеева, кандидат технических наук, доцент
каty31051979@rambler.ru https://orcid.org.0000-0003017-6072
Орловский государственный аграрный университет им. Н.В. Парахина, ул. Генерала Родина, 69, Орел, 302019, Россия
УДК 636.2.036
DOI: 10.32634/0869-8155-2025-398-09-54-61
Просмотров: 159
