Проблема регуляции пола у животных реферат

Обновлено: 05.07.2024

Проблема регуляции пола вытекает из крайне важно сти увели­чения продукции животноводства за счёт преимущественного получения особей одного вида, дающих более высокий выход молока, мяса, шерсти, яиц и т. д. Так, в молочном скотоводстве более желательно рождение телочек, а в мясном — бычков, так как они быстрее растут. От высокоценных племенных быков и коров целœесообразно получать мужских потомков для более бы­строго размножения их генотипов. В яичном птицеводстве эко­номически более выгодно получение курочек. В связи с этими практическими потребностями исследователи не только стремят­ся познать механизмы определœения пола, но и изучают возмож­ности искусственного регулирования пола.

Необходимо отметить, что в отношении крупных животных с внутриутробным развитием плодов эта проблема еще не решена. Регуляция соотношения полов у млекопитающих должна быть достигнута путем разделœения спермы на две фракции: первую — содержащую в спермиях Х-хромосому и вторую — содержащую Y-хромосому. Оплодотворение самок одной из этих фракций будет давать приплод одного пола. Проводились эксперименты по разделœению спермы на указанные фракции центрифугирова­нием, электрофорезом и седиментацией (осаждением) с помо­щью аминокислого гистидина. Осеменение самок крольчих, на­пример, более легкой и более подвижной фракцией приводило к сдвигу в сторону мужского пола. При этом полного сдвига в соот­ношении полов сделано не было. Разрабатывается метод количе­ственного определœения ДНК в спермиях путем измерения интен­сивности флуоресценции ядер.

-) Партеногенез. Это развитие организма без оплодотворения. Получение особей одного пола должна быть достигнуто при раз­витии эмбрионов из отцовских (андрогенез) или материнских (гиногенез) гамет. Так, под руководством Б. Л. Астаурова были проведены эксперименты по андрогенезу у тутового шелкопряда. Неоплодотворенные яйца шелкопряда подвергали тепловому шоку и облучали рентгеном, тем самым разрушали их ядра, не повредив цитоплазму. Далее эти яйца осœеменяли. Зигота форми­ровалась путем слияния ядер двух проникших в яйцо спермиев, развившиеся из нее особи имели признаки только отцовского вида.

В другом варианте экспериментов неоплодотворенные и еще не прошедшие редукционного делœения яйца нагревали, останав­ливая тем самым мейоз и сохраняя диплоидность набора хромо­сом. Из таких яиц без оплодотворения (партеногенетически) раз­вивались только самки, унаследовавшие признаки матери. Девст­венное развитие (партеногенез) в естественных или спонтанных условиях встречается у птиц. И. В. Кудрявцев, 3. А. Ощепкова, А. К. Голубев и др.

Генетические методы раннего определœения пбла. Определœение пола в раннем периоде онтогенеза в отдельных случаях весьма целœесообразно. Так, при производстве бройлерных (мясных) цыплят используют только петушков. При этом в раннем возрасте различить петушков и курочек трудно. Для решения этого вопро­са еще в 20—30-х годах нашего столетия использовали сцеплен­ную с полом окраску кур для различения пола у суточных цып­лят. Скрещивали, к примеру, золотистых петухов с серебристыми курами. Из яиц вылуплялись цыплята — одни желтые, другие зелœеновато-белые: первые — курочки, вторые — петушки.

Используя явление сцепленного с полом наследования, Пен-нет в Англии создал породу кур камбар.

А. С.^еребровский изучил признак полосатости у кур и уста­новил, что он детерминирован геном, локализованным в поло­вой хромосоме. По этой причине при определœенных скрещиваниях у ге-мизиготных петушков он встречается очень редко. В других вари­антах скрещиваний всœе цыплята-петушки имели светлое пятно на затылке, а курочки были лишены его, или на пухе петушков имелись темные пятна, у курочек — нет. Эти различия обусловли­ваются доминантным геном В, локализованным в половой Х-хро-мосоме.

Наследственный детерминизм в окраске был найден у гусей — один пол белый, другой — серый.

Сегодня разработан способ распознавания пола цыплят по строению клоаки.

1. Каков механизм генетической детерминации пола у млекопитающих?

2. Какие известны формы генетического нарушения развития пола у разных видов животных? Каков их главный фенотипический эффект?

3. В чем состоят особенности наследования признаков, сцепленных с полом, и каково их практическое значение?

4. Какими методами можно добиться раннего опреде­ления пола и каковы возможности регуляции пола у животных?

ПРОБЛЕМА РЕГУЛЯЦИИ ПОЛА - понятие и виды. Классификация и особенности категории "ПРОБЛЕМА РЕГУЛЯЦИИ ПОЛА" 2017, 2018.

1) Метод разделения Х и У сперматозоидов по удельному весу (удельный вес Х больше У) – до конца не разработан, хотя имеются некоторые положительные результаты.

1.2) Метод разделения спермиев с помощью электрофареза, Шредер – на кроликах:

/Это возможность подтверждена в дальнейшем М.С.Левиным и Г.С.Гордоном.

1.3) Метод иммунизации (Шредер). Путем иммунизации хряков и свиней против спермиев определенного типа, путем инъекции им спермы с анода или с катода. Сдвиг до 75%, но полного сдвига все же не получено.

2) Метод разделения спермы – находящийся в состоянии температурно – кислотного анабиоза (разработан Владимирской и Харченко): сперму под кислым аминокислотой гистидином до рН = 6,0, при t= 18 – 21° и наливал и в пробирки закупорили;

♂ 57,66% анабиоз, контроль 50,88% = 50,77%.

3) Б.Л.Асатуров на тутовом шелкопряде добился явлении гиногенеза (только самки) и андрогенеза (только самцы).

Тепловым шоком при методе задерживалось редукционные деления и образовывались диплоидные яйца с Zи W – хромосомами, развивавшееся ПАРТЕГЕНЕТИЧЕСКОЙ, то есть без оплодотворения. Таким образом получились только самки (ZW). Для получения только самцов (ZZ) Асатуров подогреванием или действием радиации разрушал поры яйцематки. При последующем оплодотворении в яйцематку проникал не один, а два сперматазоида с Z хромосомой, и получил зиготу ZZ.

5)При увеличении количества спермы в половы путях ♀ число ♂ в потомстве кур и свиней возрастало.

6)При добавке в рацион кроликов белков животного происхождение и подкормке кур метионином увеличивается удельный вес ♀

При избытке в рационе амикокислот метионина повышается удельный вес ♀

(Г.В. Гаршутин. В.И.Михайлов)

7)При обработке петухов и хряков малыми дозами гормона метилстестостерона увеличился удельный вес ♂

8)При спаривании одновозрастных хряков и свиноматок было получено следующие количество потомков женского пола:

Возраст родителей: Удельн.вес потомства♀

Соотношение полов в популяциях обусловлен не только генетический.

Использование разделенного по полу семени в практике животноводства

Регуляция пола у сельскохозяйственных животных представляет значительный практический интерес, поскольку способствует ускорению генетического прогресса в селекционно-племенной работе. Ранее изучалась возможность разделения сперматозоидов, содержащих Х- или Y-хромосому следующими способами: осаждение, центрифугирование в градиенте, электрофорез, обработка специфическими антителами и т.д. (1-3). Однако на практике не было получено убедительных доказательств эффективности этих приемов.

В последние годы во многих странах мира для разделения спермы по полу используют метод проточной цитометрии, основанный на различном содержании ДНК в сперматозоидах (4-6). В 1979 году было установлено, что Х-хромосома млекопитающих содержит большее количество ДНК по сравнению с Y-хромосомой (7). Так, у быков это различие составляет 3,8, у хряков - 3,6, у баранов - 4,2, у жеребцов - 3,7 % (4, 8). При разделении сперматозоидов было предложено использовать специальный краситель для ДНК и аналитическую проточно-цитометрическую систему, которую дополнили приспособлением для направленной ориентации клеток в потоке, что способствует более четкому выявлению различий в их светоизлучении (9).

На основании результатов исследований, проведенных американскими учеными, была усовершенствована обычная аналитическая проточно-цитометрическая система и разработана Белтсвилская технология разделения спермы, которая состоит из нескольких операций (10, 11). В состав разбавленной спермы добавляют флуоресцентный витальный краситель Hoechst 33342 и инкубируют ее при 35 °С в течение 1 ч для лучшего проникновения красителя через мембранные структуры половых клеток. Затем сперма под давлением поступает в высокоскоростной проточный цитометр, где создаются условия ориентации головки сперматозоидов при пересечении лазерного луча. Лазерное излучение инициирует флуоресценцию красителя, которая улавливается мощным световым детектором и анализируется компьютером. После идентификации сперматозоидов, содержащих Х или Y-хромосому, специальный вибратор образует в растворе микрокапельки, куда попадают половые клетки. Каждая микрокапелька содержит один сперматозоид и заряжается положительно или отрицательно в зависимости от величины светоизлучения, обусловленной содержанием в половой клетке Х- или Y-хромосомы. Капельки с поврежденными или не идентифицированными сперматозоидами не заряжаются. В современных установках образуется 70-80 тыс. микрокапелек в секунду (12). После этого сперматозоиды проходят через электростатическое поле и разделяются на положительно, отрицательно или нейтрально заряженные частицы, которые поступают в разные емкости. Затем сперматозоиды центрифугируют для увеличения их концентрации и разбавляют специальной средой (13-15).




В первое время после разработки описанной технологии использовали стандартную скоростную систему с рабочим давлением в пределах 0,84 кг/см2. При этом скорость разделения клеток составляла 350 тыс сперматозоидов в час (10). Позднее, когда технология была усовершенствована, в том числе за счет повышения давления в системе до 4,22 кг/см2, стало возможным сортировать до 11 млн сперматозоидов в час и получать образцы, содержащие 90 % клеток с Х- или Y-хромосомой (8).

Были проведены углубленные исследования в области улучшения ориентации головки сперматозоидов относительно лазерного луча и оптического детектора (5, 14, 16). Вследствие плоской формы головки лишь 30 % клеток имеют правильную пространственную ориентацию при прохождении через лазерный луч, причем только половина из них содержит Х- или Y-половую хромосому. Из общего объема эякулята удается получить не более 15 % сперматозоидов с определенной половой хромосомой, что обусловливает высокую стоимость разделенного по полу семени. В настоящее время разделенная сперма быков может быть экономически выгодной производителю только если в дозе содержится пониженное число сперматозоидов (~ 2 млн подвижных клеток по сравнению с 10-15 млн сперматозоидов, применяемых при обычном осеменении крупного рогатого скота криоконсервированной спермой).

Во время разделения с помощью высокоскоростной проточной цитометрии сперматозоиды подвергаются действию таких неблагоприятных факторов как окрашивание, высокая степень разбавления семени, воздействие лазерного излучения и давления, электромагнитное влияние, центрифугирование (17-19), поэтому важна разработка условий для сохранения биологической полноценности половых клеток. В частности, для предохранения их от агглютинации в состав буферного раствора вводят 0,1 % бычьего сывороточного альбумина, а после разделения сперматозоиды попадают в TEST-желточный буфер (20). Показано, что лучшая подвижность сперматозоидов после оттаивания сохраняется в случае центрифугирования половых клеток сразу после разделительного процесса и добавления глицерина в состав охлажденного до 4 °С семени незадолго до замораживания (21). Для проверки чистоты разделения образцов спермы на Х- и Y- фракции применяют полимеразную цепную реакцию (22), а также метод флуоресцентной гибридизации (23).

В 1988 году установлено, что разделенные с помощью проточной цитометрии сперматозоиды способны к образованию пронуклеуса при введении в ооциты хомячков (24). В том же году английскими исследователями были проведены первые опыты по использованию разделенной спермы для искусственного осеменения телок и крольчих (25). Две группы телок осеменяли с помощью цервикального введения фракции сперматозоидов с Х- или Y-хромосомой. В дозе содержалось 5 млн клеток. Оплодотворяемость животных оказалась очень низкой, и телки в основном абортировали между 4-м и 5-м мес беременности. Изучение половых органов у абортированных плодов показало, что в случае осеменения Х-фракцией 8 из 11 плодов были самками, при использовании Y-фракции 12 из 20 плодов - самцами. Низкие результаты оплодотворяемости были получены и у крольчих, однако в этом случае удалось получить живых крольчат, которые нормально развивались и в дальнейшем принесли здоровое потомство.

В опытах американских ученых по осеменению крольчих сперму самкам вводили внутриматочно. В группе, где использовали фракцию сперматозоидов с Х-хромосомой, получили 94 % самок, с Y-хромосомой - 81 % самцов (10). Внутритрубное введение свиньям разделенного по полу семени хряков позволило получить в потомстве 68 % самцов при оплодотворении спермой с Y-хромосомой и 74 % самок при использовании Х-фракции (20).

Позднее были проведены успешные эксперименты по оплодотворению яйцеклеток крупного рогатого скота разделенными сперматозоидами invitro (26). С помощью проточной цитометрии получали фракции спермы, содержащие до 79 % половых клеток с Х-хромосомой и до 70 % - с Y-хромосомой. Телкам пересаживали эмбрионы предполагаемого пола, в результате чего в первой группе родилось 3 телочки, во второй - 3 бычка. В последующих опытах удалось получить до 90 % телят мужского пола (27).

Также был проведен ряд экспериментов по изучению эффективности пересадки коровам эмбрионов, полученных invitro с помощью разделенного семени (28). Приживляемость эмбрионов у коров со спонтанным эструсом составила 16,3, у коров с синхронизированным эструсом - 20,0, у телок - 34,2 %. Из 40 родившихся телят 37 были телочками.

В более поздних исследованиях изучали эффективность пересадок коровам заморожено-оттаянных эмбрионов, полученных invitro с использованием фракции Х-сперматозоидов (29). Приживляемость таких эмбрионов в опытной группе составила 40,9 %, в контрольной, где использовались обычные эмбрионы, - 41,9 %. Всего родилось 458 телят, из которых 96,8 % были самками.

В связи с тем, что скорость разделения сперматозоидов при проточной цитометрии не позволяет получать достаточно семени для обычного искусственного оплодотворения крупного рогатого скота, была изучена возможность введения половых клеток непосредственно в рога матки (30, 31). Не разделенную сперму, содержащую 100-500 тыс. сперматозоидов, вводили в рог матки телок с помощью инструментов для эмбриопересадки. В некоторых группах результаты оплодотворяемости были довольно высокими. Затем для осеменения телок использовали разделенную фракцию не замороженной спермы, содержащей в дозе 100-200 тыс. сперматозоидов. Из 17 полученных телят 14 соответствовали предполагаемому полу (31). В другом опыте 35 телкам в рога матки вводили по 300 тыс. не замороженных разделенных сперматозоидов, содержащих преимущественно Х-хромосому, а контрольных животных осеменяли такой же дозой не разделенной спермы. Оплодотворяемость в опытной группе составила 42 %, в контроле - 54 %. В опытной группе было получено 80 % телочек (32). В экспериментах по осеменению пониженной дозой заморожено-оттаянных разделенных по полу сперматозоидов (1 млн клеток) оплодотворяемость составила 52 %. Эти показатели сопоставимы с результатами обычного искусственного осеменения коров криоконсервированной спермой, содержащей в дозе 15-20 млн половых клеток (33). При внутриматочном осеменении телок разделенной по полу криоконсервированной спермой (1; 1,5 или 3 млн сперматозоидов в дозе) также удалось получить высокие показатели оплодотворяемости (43-54 %) (34).

В полевых испытаниях швейцарских ученых телкам и коровам опытных групп внутриматочно вводили по 2 млн подвижных заморожено-оттаянных сперматозоидов с Х-хромосомой. В контрольных группах животных осеменяли аналогичной дозой не разделенных половых клеток. В опытной и контрольной группах отелилось соответственно 29,6 и 55,6 % телок; 21,9 и 23,4 % коров. При этом в опытных группах родилось 85,3 % самок, в контрольных - 58,6 % (35).

Эстонские исследователи выясняли эффективность осеменения телок разделенной спермой при введении 2,2 млн заморожено-оттаянных сперматозоидов в маточно-трубное сочленение, рога или тело матки (36). Оплодотворяемость телок во всех вариантах оказалась практически одинаковой и составила соответственно 37,7; 42,2 и 39,6 %.

В Финляндии проводились испытания по осеменению коров голштинской породы криоконсервированной разделенной спермой (37). Во время спонтанной охоты 157 опытным коровам вводили внутриматочно 2 млн разделенных сперматозоидов, 149 контрольным коровам - 15 млн не разделенных сперматозоидов. В опытной группе отелилось 20 % коров и родилось 82 % телочек. В контроле эти показатели составили соответственно 45 и 49 %. Полученные результаты свидетельствуют о значительном снижении оплодотворяемости при использовании для осеменения пониженного числа сперматозоидов в дозе разделенной спермы.

В экспериментах итальянских ученых при введении телкам внутриматочнокриоконсервированной разделенной спермы, полученной от четырех быков (1 или 2 млн сперматозоидов), оплодотворяемость составила 51 %, в потомстве было 87 % самок. Кроме того, были выявлены достоверные различия в оплодотворяющей способности семени у разных быков. По мнению авторов, необходимо проводить тщательный отбор быков перед их использованием для получения разделенной по полу спермы (38).

В полевых испытаниях, проведенных в США на 211 фермах, оплодотворяемость телок голштинской породы Х-содержащей фракцией сперматозоидов достигала 47 %, телок джерсейской породы - 53 %. В потомстве получено 89 % самок (39). Кроме того, был установлен факт более высокой мертворожденности телят мужского пола при осеменении телок сперматозоидами с Х-хромосомой.

В специальных исследованиях изучали влияние процесса разделения спермы с помощью скоростной проточной цитометрии на состояние здоровья и развитие телят, а также на генетические изменения у потомства (40). Используя данные по 1169 и 793 телятам, полученным соответственно при оплодотворении коров разделенной и обычной спермой, анализировали продолжительность беременности, легкость отела, частоту абортов и мертворождений, живую массу телят при рождении и отъеме, смертность телят в неонатальный и более поздний период, а также различные анатомические аномалии. Достоверных различий в изучаемых показателях между двумя группами животных установлено не было. При использовании не разделенной спермы получили 49,2 % бычков, Х-содержащей фракции сперматозоидов - 87,8 % самок, Y-содержащей фракции - 92,1 % самцов. Разделение спермы не оказывало влияния на раннюю эмбриональную смертность у телок (34).

Применение высокоскоростной проточной цитометрии для разделения сперматозоидов быков не оказывает отрицательного влияния на структурное состояние ДНК в клетках (41). Коммерческое использование разделенной по полу спермы в зарубежных странах началось с 2000 года и к настоящему времени в мире получено более 2 млн телят (42). В основном разделенную сперму быков используют для осеменения телок. В среднем в дозе содержится не менее 2 млн подвижных сперматозоидов. Предпринимаются попытки улучшить биологическую полноценность разделенной спермы в процессе ее криоконсервации. В частности, изучено защитное влияние на половые клетки быков антиоксидантов пирувата натрия и каталазы, добавление которых в состав синтетической среды улучшало подвижность и живучесть заморожено-оттаянных сперматозоидов (43). Совместное введение в состав среды для разделения сперматозоидов бычьего сывороточного альбумина и антиоксидантов значительно повышало живучесть и оплодотворяющую способность не замороженных половых клеток (44).

Основная трудность использования разделенной спермы в свиноводстве состоит в том, что в дозе должно содержаться большее число сперматозоидов по сравнению с дозой для крупного рогатого скота. Первые поросята от разделенного семени были получены после лапароскопического введения спермы непосредственно в яйцеводы свиней (20). Позднее яйцеклетки свиней оплодотворяли invitro c использованием фракции Х-сперматозоидов (45). Все потомки, родившиеся у свинок после пересадки им таких эмбрионов, оказались самками. В других экспериментах удалось получить потомство мужского пола при внутрицитоплазматическом введении разделенных не замороженных сперматозоидов хряка в яйцеклетки и дальнейшей их активации invitro (46).

С целью уменьшения числа сперматозоидов в дозе для осеменения свиней разработана методика глубокоматочного введения спермы через цервикальный канал с помощью гибкого катетера (47, 48). Оказалось, что для нормальной оплодотворяемости свиней достаточно ввести в верхушку рога матки 50-70 млн разделенных сперматозоидов (49, 50). Кроме того, предлагается вводить семя непосредственно в яйцеводы с помощью лапароскопа (51, 52). Использование этой методики позволило достичь высокой оплодотворяемости при дозе 0,3; 0,5 и 1 млн сперматозоидов. Анализ генетических изменений в лимфоцитах поросят, полученных от разделенного семени, не выявил мутагенного воздействия высокоскоростной проточной цитометрии на половые клетки (53). При двукратном осеменении свиней разделенной заморожено-оттаянной спермой в дозе 160 млн сперматозоидов отмечено значительное увеличение эмбриональной смертности по сравнению с контрольной группой, осемененной не разделенной спермой (54).

В овцеводстве и коневодстве также проводятся исследования эффективности применения разделенной по полу спермы. Австралийские ученые впервые получили потомство от разделенной спермы баранов в 1996 году (55). Овцам пересаживали эмбрионы, полученные invitro, с помощью внутриплазматического введения в яйцеклетки одиночных разделенных сперматозоидов. В 1997 году были проведены успешные эксперименты по искусственному осеменению овец разделенной спермой с использованием лапароскопа (56). Эффективность лапароскопического осеменения овец заморожено-оттаянной разделенной спермой была изучена в специальных опытах (57). Овцам опытных групп внутриматочно вводили 1, 5 и 15 млн заморожено-оттаянных разделенных сперматозоидов, контрольным животным - 50 млн не разделенных сперматозоидов. Оплодотворяемость в опыте составила соответственно 61,5; 66,1 и 66,7 %; в контроле - 63,2 %.

При введении разделенной не замороженной спермы в верхушку рога матки кобылам было получено 87 % потомков желаемого пола (58). По мнению ряда ученых, более перспективный способ осеменения кобыл разделенной спермой - гистероскопическое введение семени непосредственно в верхушку рога матки (59, 60). Более высокой оплодотворяемости кобыл от разделенного семени удалось достичь при введении 20 млн сперматозоидов в маточно-трубное сочленение (61). C использованием этой технологии получено потомство и от криоконсервированной разделенной спермы жеребцов (42).

Таким образом, технология разделения сперматозоидов по полу с использованием высокоскоростной проточной цитометрии представляет эффективный способ регуляции пола и в настоящее время находит применение в практике разведения не только крупного рогатого скота, но и других видов сельскохозяйственных животных. Дальнейшее совершенствование этой технологии позволит улучшить результативность разделения сперматозоидов и повысить эффективность искусственного осеменения животных.

7. Молекулярные основы наследственности.

- Нуклеиновые кислоты, их строение, функции и генезис.

- Основные этапы биосинтеза белков. Генетический код, его основные свойства.

Изобретение относится к животноводству. Для регуляции пола животных используют физиологические измерения, связанные с возрастом, при этом для получения в потомстве большего количества бычков возрастной подбор пар осуществляют таким образом, чтобы были коровы-первотелки и быки старше 7-ми лет, или коровы старше 7-ми лет и быки 3-х лет, или коровы старше 7-ми лет и быки старше 7-ми лет, а для преобладания в потомстве телочек подбирают пары коров и быков пятилетнего возраста. Способ достаточно прост в применении и безопасен для животных. Его использование позволяет получить в потомстве больше бычков или телочек в зависимости от необходимости исключить специфическое воздействие на организм животных и, следовательно, возникновение у них стрессов и аллергических реакций, исключить дополнительные материальные и трудовые затраты на приготовление и введение препарата. 1 табл.

Изобретение относится к животноводству, в частности, к способам регуляции пола у животных, например, у крупного рогатого скота.

Известны способы регуляции пола животных, например, с помощью идентификации пола и избирательной трансплантации зародышей, воздействия на организм самок физиологически активными препаратами [1].

Кроме того, существуют способы регуляции пола, основанные на влиянии естественных факторов на организм, в частности, создании определенных условий питания самцов и самок [2].

К недостаткам указанных способов относятся - высокая стоимость; - необходимость использования сложной техники и оборудования; - сложность молекулярно-генетических методов; - незначительные отклонения соотношения полов в потомстве от генетически обусловленного (1:1); - необходимость создания определенных условий кормления и содержания животных.

Известен также способ регуляции пола животных с помощью иммунизации самок тканевыми гомогенатами самца, основанный на подавлении в организме самок живых клеток, дающих начало мужским особям, путем обработки их антисывороткой против тканей самца [3].

Недостатками этого метода являются - возможность смещения соотношения полов в потомстве только в сторону увеличения количества самок; - большие материальные затраты на приготовление и введение препарата; - необходимость подкожного введения препарата, что увеличивает трудоемкость процедуры и требует привлечения дополнительных ветеринарных специалистов; - возможность возникновения стрессовых и аллергических реакций у животных.

Задачей изобретения является увеличение количества особей желаемого пола в потомстве животных естественным путем (без специфического воздействия на организм).

Для осуществления поставленной задачи в известном способе регуляции пола животных, заключающемся в использовании физиологических изменений, происходящих в организме животных, согласно изобретению используют физиологические изменения, связанные с возрастом, при этом для получения в потомстве большего количества бычков возрастной подбор пар осуществляют таким образом, чтобы были коровы-первотелки и быки старше 7-ми лет, или коровы старше 7-ми лет и быки 3-х лет, или коровы старше 7-ми лет и быки старше 7-ми лет, а для преобладания в потомстве телочек подбирают пары коров и быков пятилетнего возраста.

Исходным теоретическим принципом является предположение о том, что более жизненная зигота должна иметь тенденцию развиваться в направлении женского пола, а менее жизненная - в направлении мужского пола. Исходя из этого, при определенном возрастном сочетании родителей, совпадающем с "расцветом" функциональных систем их организма, когда вырабатываются наиболее жизнеспособные гаметы, в их потомстве преобладают самки. В других возрастных сочетаниях рождается больше особей мужского пола.

Таким образом, определенная направленность обменных процессов в организме, изменяющаяся с возрастом, влияет на физиологическое состояние гамет родителей до оплодотворения и в дальнейшем на формирование пола зародыша.

В животноводстве для производства молока или расширенного воспроизводства стада существует потребность преимущественного получения самок, для производства мяса и шерсти - самцов. Решение этой задачи позволит повысить эффективность ведения животноводства.

Для регуляции пола предлагаемым способом было сформировано 6 групп крупного рогатого скота по 50 пар в каждой (всего 300 пар) в зависимости от возраста. В опытах использовались коровы черно-пестрой породы в возрасте от 3-х до 12-ти лет и быки голштинской породы разного возраста.

Пример 1. 1-ая группа была сформирована из коров-первотелок (3-х летнего) возраста и быков старше 7-ми лет. В результате при отелах от них было получено 36 бычков (72%) и 14 телочек (28%), т.е. бычков родилось в 2,6 раза больше, чем телочек.

Во 2-й группе коровы старше 7-ми лет были осеменены спермой быков 3-х летнего возраста. В их потомстве преобладали бычки: их было больше, чем телочек в 3,5 раза - 77 и 23% соответственно.

В потомстве коров старше 7-ми лет и быков старше 7-ми лет (3-я группа) было получено 32 бычка и 17 телочек - 65 и 35% соответственно (см. таблицу).

Пример 2. В 4-ую группу были отобраны коровы в возрасте 5-ти лет и быки-ровесники (5-ти лет). От них было получено в 1,9 раза больше телочек, чем бычков - 34% бычков и 66% телочек (см. таблицу).

Пример 3. В потомстве коров 5-ти лет и быков 3-х лет (5 группа) соотношение бычков и телочек было близко к 1:1- 43 и 57% соответственно.

В 6-й группе от коров старше 7-ми лет и быков 5-ти лет родилось также примерно одинаковое количество бычков и телочек - 28 бычков и 22 телочки -56 и 44% соответственно (см. таблицу).

Полученные данные свидетельствуют о влиянии физиологических изменений в организме животных, связанных с возрастом, на соотношение полов в их потомстве. Установлено, что как от очень молодых, так и от старых родителей получено больше самок, а в других возрастных сочетаниях (один из родителей среднего возраста) соотношение полов близко к генетически обусловленному.

Предлагаемый способ достаточно прост в применении и безопасен для животных. Его использование позволяет
- получить в потомстве больше бычков или телочек в зависимости от необходимости;
- исключить специфическое воздействие на организм животных и, следовательно, возникновение у них стрессов и аллергических реакций;
- исключить дополнительные материальные и трудовые затраты на приготовление и введение препарата.

Источники информации, принятые во внимание
1. Максимовский Л.Ф. Возможность направленного воздействия на формирование соотношения полов потомства млекопитающих. Сельскохозяйственная биология, 1988, 1, с.10-18.

2. Паршутин Г. В. , Румянцева Е.Ю. Регулирование пола у кур. Животноводство, 1966, 3, с.79-85.

3. Патент 2142704, кл. А 61 Д 19/00 - прототип.

Способ регуляции пола у животных, например, крупного рогатого скота, заключающийся в использовании физиологических изменений, происходящих в организме животных, отличающийся тем, что используют физиологические изменения, связанные с возрастом, при этом для получения в потомстве большего количества бычков возрастной подбор пар осуществляют таким образом, чтобы были коровы-первотелки и быки старше 7-ми лет, или коровы старше 7-ми лет и быки 3-х лет, или коровы старше 7-ми лет и быки старше 7-ми лет, а для преобладания в потомстве телочек подбирают пары коров и быков пятилетнего возраста.

Анализ физиологического понятия "пол". Описание хромосомного, гапло-диплоидного, средового, гормонального механизмов его определения. Проблемы регуляции соотношения полов у млекопитающих. Направления применения биометрии в генетике и селекции животных.

Рубрика Сельское, лесное хозяйство и землепользование
Вид реферат
Язык русский
Дата добавления 05.04.2015
Размер файла 14,2 K

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

1. Определение пола

Пол -- совокупность генетически детерминированных признаков особи, определяющих её роль в процессе оплодотворения.

Принято говорить о существовании двух полов: мужского и женского, представляя их противоположными друг другу и в то же время взаимодополняющими. При этом надо иметь в виду, что в природе существует три типа полового размножения: изогамия, гетерогамия, и огамия [1]. Во всех трёх случаях образуются половые клетки с разной (взаимодополняющей) генетической информацией, которые должны слиться друг с другом, чтобы дать начало новому организму. В связи с этим корректнее сказать, что особь принадлежит к мужскому или женскому полу только в случае оогамии, то есть полового размножения, при котором в качестве половых клеток образуются сперматозоид и яйцеклетка. В двух других случаях говорят, что пол не мужской и не женский, а просто разный. Некоторые исследователи рассматривают оогамию как крайний вариант гетерогамии.

2. Типы определения пола

Пол возникает сначала как чисто репродуктивное (рекомбинационное) явление. В процессе эволюции он постепенно приобретает также и эволюционные функции. Одновременно и определение пола закономерно переходит от генного (у гермафродитов) к хромосомному (у раздельнополых форм начиная, видимо, с рыб) и геномному (у пчел). Параллельно повышается уровень дифференциации и происходит увеличение проявления полового диморфизма: у бесполых форм он отсутствует, у гермафродитов существует половой диморфизм только на уровне первичных половых признаков (гамет, гонад), у раздельнополых моногамов появляется организменный половой диморфизм (вторичных половых признаков), у раздельнополых полигамов -- популяционный, включающий половой диморфизм по численности и дисперсии полов, а у пчел (возможно и других общественных насекомых) -- появляется половой диморфизм генома (гапло-диплоидия).

В ходе развития организма (онтогенез определение пола может происходить в момент оплодотворения (генный уровень), а также контролироваться внутренними (гормоны) и/или внешними факторами. У человека и высших животных большую роль играет также воспитание и обучение.

3. Генное определение пола

Хромосомное определение пола

У животных, растений и человека хромосомный механизм является начальным механизмом, определяющим пол. Согласно хромосомной теории, пол организма определяется половыми хромосомами в момент оплодотворения.

XY определение пола

У одного пола ядра всех соматических клеток содержат диплоидный набор аутосом 2А и две одинаковые половые хромосомы (XX). Поэтому все гаметы этого пола содержат по одной Х-хромосоме. Это гомогаметный пол. У другого пола в каждой соматической клетке, помимо диплоидного набора аутосом 2А, содержатся две разные половые хромосомы Х и Y. Поэтому у него два вида гамет: Х- и Y-несущие. Это гетерогаметный пол. У большинства видов животных и растений гомогаметен женский пол, а гетерогаметен--мужской. Сюда относятся млекопитащие, большинство насекомых, многие рыбы, растения и др. Виды с мужской гетерогаметностью относят к типу Drosophila. Бывает два вида XY-определения пола. Один из них - как у человека: пол зависит от наличия Y-хромосомы (если она есть, генотип самца, если нет - самки). Второй - как у представителей рода Drosophila: пол определяется по соотношению числа Х-хромосом и числа аутосом.

ZW определение пола

У меньшего количества видов (птицы, некоторые рептилии, рыбы, бабочки, ручейники, из растений--земляника) наблюдается обратная картина--гомогаметен мужской пол, а гетерогаметен--женский. Виды с женской гетерогаметностью относят к типу Аbraxas.

X0 определение пола

При этом механизме определения пола один из полов (гомогаметный) обладает 2-мя Х-хромосомами, в то время, как второй (гетерогаметный) только 1-й. Принципиально, является разновидностью XY-механизма, так как при этом пол определяется также, как и у дрозофил: по соотношению числа Х-хромосом и аутосом.

Гапло-диплоидное (геномное) определение пола

У насекомых (пчел и других перепончатокрылых, червецов, клещей) из оплодотворенных яиц получаются самки (или самки и самцы), а из неоплодотворенных развиваются только самцы.

Средовое определение пола

При этом механизме определения пола развитие организма в самца или самку определяется внешними факторами, например, температурой (у большинства крокодилов).

Гормональное определение пола

Определение пола можно представить в виде эстафеты, которую хромосомный механизм передает недифференцированным гонадам, развивающимся в мужские или женские половые органы. При изучении роли половых хромосом в развитии гонад было показано, что определяющим у человека является наличие или отсутствие Y-хромосомы. При отсутствии Y-хромосомы происходит дифференциация гонад в яичники и развивается женщина. В присутствии Y-хромосомы развивается мужская система. Очевидно Y-хромосома производит вещество, стимулирующее дифференциацию яичек. “Похоже, что основной план природы был сделать женщину, и что добавление Y-хромосомы производит вариацию--мужчину”. Следующий этап эстафеты продолжают гормоны, определяющие процесс половой дифференциации плода и его анатомическое развитие. При рождении первая часть программы заканчивается. После рождения, эстафета переходит к факторам среды, которые завершают формиррмирование пола -- обычно, но не всегда в соответствии с генетическим полом. Определение пола является сложным многостадийным процессом, который у человека зависит кроме биологических также от психосоциальных факторов. Это может приводить к возникновению гетеросексуального, бисексуального или гомосексуального поведения и образа жизни.

4. Проблемы регуляции пола

Проблема регуляции пола вытекает из необходимости увеличения продукции животноводства за счет преимущественного получения особей одного вида, дающих более высокий выход молока, мяса, шерсти, яиц и т. д. Так, в молочном скотоводстве более желательно рождение телочек, а в мясном -- бычков, так как они быстрее растут. От высокоценных племенных быков и коров целесообразно получать мужских потомков для более быстрого размножения их генотипов. В яичном птицеводстве экономически более выгодно получение курочек. В связи с этими практическими потребностями исследователи не только стремятся познать механизмы определения пола, но и изучают возможности искусственного регулирования пола. Необходимо отметить, что в отношении крупных животных с внутриутробным развитием плодов эта проблема еще не решена.

Регуляция соотношения полов у млекопитающих может быть достигнута путем разделения спермы на две фракции: первую -- содержащую в спермиях Х-хромосому и вторую -- содержащую Y-хромосому. Оплодотворение самок одной из этих фракций будет давать приплод одного пола. Проводились эксперименты по разделению спермы на указанные фракции центрифугированием, электрофорезом и седиментацией (осаждением) с помощью аминокислого гистидина.

Осеменение самок крольчих, например, более легкой и более подвижной фракцией приводило к сдвигу в сторону мужского пола. Однако полного сдвига в соотношении полов сделано не было. Разрабатывается метод количественного определения ДНК в спермиях путем измерения интенсивности флуоресценции ядер. Полученные результаты, как считают авторы этого метода, могут стать предпосылкой для успешного разделения спермиев у млекопитающих на несущие X-или Y-хромосому.

Партеногенез. Это развитие организма без оплодотворения. Получение особей одного пола может быть достигнуто при развитии эмбрионов из отцовских (андрогенез) или материнских (гиногенез) гамет. Так, под руководством Б.Л. Астаурова были проведены эксперименты по андрогенезу у тутового шелкопряда. Неоплодотворенные яйца шелкопряда подвергали тепловому шоку и облучали рентгеном, тем самым разрушали их ядра, не повредив цитоплазму. Затем эти яйца осеменяли. Зигота формировалась путем слияния ядер двух проникших в яйцо спермиев, развившиеся из нее особи имели признаки только отцовского вида.

5. Биометрические методы анализа

Современная наука о наследуемости и изменчивости многообразных признаков организмов попользует для изучения не только присущий биологии и генетике комплекс специфических методов исследования, но в значительной мере опирается на различные математические приемы анализа, оценки и характеристики многообразных признаков и свойств живых объектов.

Внедрение в биологию математических методов, в том числе биометрии и статистики как специфических разделов современной математики, отражает необходимость интенсификации познания в эпоху научно-технического прогресса.

Развитие современного животноводства сопровождается накоплением большого количества информации по многим вопросам общей, прикладной генетики и селекции. В задачу науки входят классификация этих данных, их упорядочение и систематизация, научный анализ, завершающийся формулировкой практических предложений для дальнейшего развития и совершенствования той или иной отрасли животноводства. Необходимы своевременный анализ фенотипической и генетической изменчивости и наследуемости признаков, характеризующих большие массивы животных (породу, стадо), моделирование селекционного процесса в динамике по поколениям и прогноз дальнейшего развития селекционных признаков и увеличения генетического потенциала популяции в целом и отдельных групп животных, составляющих популяцию.

Основные направления применения биометрии в генетике и селекции животных:

определение степени фенотипического уровня признаков у особей совокупности путем вычисления таких параметров, как средние величины: средняя арифметическая, геометрическая (G), квадратическая (S), гармоническая (H), мода (Мо), медиана (Me);

определение степени фенотипической и генотипической изменчивости признаков с помощью среднего квадратического отклонения (х), коэффициентов изменчивости (Cv), варианс (х2);

выявление особенностей и типов варьирования количественных и качественных признаков и характера распределения особей с разным уровнем признаков (нормальное, асимметричное, эксцессивное, биномиальное, пуассоново, трансгрессивное).

Для этого используют уравнения, функции и статистические параметры распределения;

определение величины фенотипической и генетической коррелятивной связи между различными признаками и ее направления с использованием коэффициентов корреляции (r), регрессии (b), корреляционного соотношения (?), ранговых коэффициентов связи(rs);

определение доли влияния различных факторов на фенотипическую и генетическую изменчивость признака с использованием дисперсионного и факторного анализа; пол хромосомный млекопитающий биометрия

сравнение групп по величинам средних, степени изменчивости, вариансам, частотам, коэффициентам связи, теоретическому и эмпирическому распределению с применением метода статистических ошибок, критерия достоверности Фишера, Стьюдента, методаx2и путем проверки состояния генного равновесия в популяциях и определения генетического расстояния или сходства;

определение характеристик популяции по комплексу генетических и статистических параметров: степени гомо- и гетерозиготности, генетическому равновесию, коэффициентам наследуемости и постоянства, проявлению гетерозиса и инбредной депрессии; проверка генетических гипотез о типе наследования (доминантности, рецессивности, кодоминантности).

Теория вероятностей и закон больших чисел -- основа биометрии. Основные теоретические положения, на которых строят биометрические принципы анализа, базируются на математической статистике, теории вероятностей и законе больших чисел, которые выявляют закономерности проявления случайных событий на фоне массового материала.

Объектом биометрии служит варьирующий признак, учтенный в имеющей достаточную численность группе особей, однородной по ряду других основных признаков.

Варьирование любого признака у особей группы обусловлено комплексом многообразно и разнонаправлено, в том числе и случайно действующих факторов, таких как различия по наследственности, факторам среды, физиологическому состоянию и т. д. В результате многофакторного воздействия реакция организмов неодинакова, что приводит к индивидуальному варьированию величины признака даже при относительной однородности группы по другим признакам. Варьирующие признаки принято обозначать буквами латинского алфавита -- х, у и т. п., а их варианты -- х1х2. хп; у1, У2. У п.

Подобные документы

Использование инбридинга в селекции животных. Разведение сельскохозяйственных животных с основами частной зоотехнии. Причины возникновения мутаций в естественных условиях. Гибридизация, полиплоидия, трансплантация эмбрионов. Клонирование млекопитающих.

курсовая работа [35,4 K], добавлен 24.12.2016

Принципы селекции животных. Отбор родительских форм и типы скрещивания животных. Отдаленная гибридизация домашних животных. Восстановление плодовитости у животных. Успехи селекционеров России в создании новых и улучшении существующих пород животных.

презентация [2,6 M], добавлен 04.10.2012

Определение понятия и функций селекции в современном сельском хозяйстве. Рассмотрение генетического процесса появления мутаций. Изучение особенностей эффекта гетерозиса. Применение основных методов клеточной инженерии в селекции растений и животных.

презентация [898,2 K], добавлен 11.05.2015

Цель заданий и основное содержание диспансеризации животных. Контрольные животные и основные принципы их формирования. Особенности определения клинического статуса стада животных. Методы и способы сбора образцов молока, мочи и кала для анализов.

практическая работа [11,2 K], добавлен 07.12.2011

Особенности чистопородного разведения. Степень инбридинга животных. Использование инбридинга в селекции животных. Пути снижения инбредной депрессии. Анализ родословных коров-рекордисток. Породы сельскохозяйственных животных, выведенных путем инбридинга.

Читайте также: