Учет врожденных аномалий и болезней. Методы генетического анализа

Ветеринарный врач должен обследовать весь приплод на на­личие аномалий и регистрировать в журнале каждое дефектное животное с подробным описанием характера аномалии, пола индивидуума, даты его рождения, особенностей эмбрионального развития. Особенно тщательно следует проверить происхождение этого животного: правильно ли записана мать, соответствует ли записям отец. Аномальные особи и их родители должны быть подвергнуты анализу на предмет зараженности вирусами и бак­териями и по другим параметрам внешней среды, которые могут быть потенциальной причиной аномалии.

Учет аномального приплода и регистрация его в племенных карточках родителей служат предпосылкой для проведения гене­тического анализа с целью выявления роли наследственности в этиологии аномалий.

Генетический анализ при этом осуществляют в следующей последовательности:

1) определить происхождение аномальных животных по пле­ менным карточкам;.

2) определить достоверность происхождения по группам крови и полиморфным системам белков и ферментов;

3) составить родословные на аномальных особей для опреде­ ления типа спаривания родителей (инбридинг, аутбридинг) и родства между аномальными особями (поиск общих предков);

4. определить тип наследования аномалий (моногенный, полигенный, аутосомный, сцепленный с полом, доминантный, рецессивный);

5. изучить кариотип у аномальных особей и их родителей с целью обнаружения хромосомных и геномных мутаций как при­ чины аномалий;

6. сделать анализ генотипов по аллелям групп крови, моно- морфным системам ферментов и белков для поиска маркеров мутации;

7. изучить уровень ферментов и их структуры у аномальных и нормальных животных для обнаружения фенотипического про­ явления мутантного гена.

В перспективе для выявления носителей мутаций у животных широко могут использоваться современные методы молекуляр­ной генетики, генной инженерии и биотехнологии.

На практике наиболее простой и достаточно точный метод изучения роли наследственности в этиологии аномалий — анализ родословных, или генеалогии, животных. Наличие общего пред­ка с одной (доминантность) или с обеих сторон родословной (рецессивность) указывает на наследственный характер анома­лии.

Генеалогический анализ необходимо подкреплять генетико-статистическими расчетами случайности или редкости появления аномалии и т. д. на основе закономерностей популяционной генетики и биометрии.

В условиях крупномасштабной селекции животных, основным содержанием которой прежде всего является интенсивное ис­пользование отдельных производителей благодаря методу искус­ственного осеменения, накоплению миллионов доз семени и возможности длительного хранения его в замороженном состоя­нии, необходима проверка генотипа каждого из производителей не только по продуктивным признакам, но и на гетерозиготное носительство вредных рецессивных генов. Это можно осущест­вить следующими методами:

1. спариванием проверяемого производителя с аномальными самками (анализирующее скрещивание);

2. спариванием проверяемого производителя с самками, о которых известно, что они являются гетерозиготными носителя­ ми мутантнотЬ гена;

3. спариванием проверяемого производителя с собственными дочерями (инцест-тест);

4. спариванием с дочерями известных гетерозиготных произ­ водителей;

5. спариванием производителя с самками неизвестного гено­ типа.

В условиях производства использование первых четырех мето­дов целесообразно лишь в определенных ситуациях. Например, анализирующее скрещивание можно допустить для проверки хряков на носительство рецессивного гена кратерности сосков.

В большинстве случаев гомозиготные носители мутантных генов — это нежизнеспособные аномальные особи. Экономичес­ки невыгодно и трудно формировать гетерозиготное маточное поголовье. Делать это имеет смысл в условиях широкого распро­странения в породе той или иной аномалии. Тогда гетерозигот­ные самки будут тем ситом, через которое просеиваются нор­мальные производители, а остаются в нем, т. е. выявляются как гетерозиготные, остальные производители.

Третий метод позволяет проверять производителей сразу на все возможные мутации, поскольку сходство между генотипами прямых родственников более полное, чем с остальной частью популяции.

Применяют инцест-тест, исходя из нескольких предпосылок, которые снижают практическое значение получаемых результа­тов: проверяют на аномалии с моногенным аутосомным рецес­сивным типом наследования и пренебрегают при этом анома­лиями со сложным характером наследования, неполной пенет-рантностью и экспрессивностью, а также фенокопиями. Для получения достоверных результатов при спаривании отец — дочь необходимо получить не менее 35 потомков, а при проверке на известных гетерозиготных или гомозиготных носительницах число животных меньше (табл. 77).

77. Количество нормального потомства при разных типах спаривания, необходимое для проверки гетерозиготного носительства у животных

одноплодных видов

Принято считать, что каждая гамета обладает 3—5 летальными эквивалентами на каждую зиготу. Летальный эквивалент — это один мутант, со 100%-ной вероятностью ведущий к смерти, и т. д. Следуя этой предпосылке, полагают, что при инцест-тесте трудно найти производителя, от спаривания с которым не на­блюдали бы аномальных потомков. Однако Лесли приводит при­мер, опровергающий это положение. Спермой быка Сэма 951 (порода шароле) осеменено более 200 дочерей. В приплоде не было обнаружено каких-либо рецессивных дефектов. Сотрудни­ки ВИЖа осуществили проверку на гетерозиготное носительство вредных рецессивных генов одного из лидеров голштинской по­роды, быка Мастера 0001 путем спаривания его с собственными дочерями. Весь приплод был нормальным.

Четвертый метод проверки аналогичен второму, с тем лишь различием, что частота гетерозигот здесь при прочих равных условиях наполовину ниже и что для достоверной проверки по­требуется соответственно вдвое большее количество самок.

Все четыре рассмотренных метода проверки в широкой прак­тике не применяют, так как это связано с определенными эко­номическими затратами, потерей продуктивности, а при инцест-тесте и с возможной инбредной депрессией у потомства.

Однако в некоторых случаях, например при использовании импортных производителей из тех стран, где в данной породе распространена та или иная аномалия, желательно проверить их генотип в родственных спариваниях.

Применение инбридинга в племенных хозяйствах для получе­ния производителей и маток с консолидированной наследствен­ностью — более высокой гомозиготностью по нормальным доми­нантным генам — позволяет, как отмечалось раньше, выявлять и гетерозиготных носителей вредных рецессивных генов.

Если в приплоде производителя, полученном от инбридинга, будет зарегистрировано рождение хотя бы одного аномального потомка, такого производителя необходимо взять на учет и целесообразно проверить, является ли данная аномалия экзогенной природы или генетической. Для этого можно воспользоваться одним из четырех рассмотренных выше методов.-Выявление про­изводителей — гетерозиготных носителей рецессивных генных мутаций позволяет избежать распространения аномалий в товар­ных стадах при интенсивном использовании их посредством ис­кусственного осеменения.

Важное значение в деле профилактики генетических анома­лий будет иметь разработка методов выявления гетерозиготных животных в самом раннем возрасте по определенным тестам или маркерам. Маркерами мутаций могут быть определенные типы белков и ферментов. Как известно, для последних характерно многообразие вариантов, полиморфизм, обусловленный мута­циями. Однако имеется и группа ферментов, которые при электрофорезе обычно не разделяются на фракции, т. е. являют­ся мономорфными. Ученые (Н. П. Дубинин, Ю. П. Алтухов и др.) считают, что мутации, возникающие у животных, можно выявить^ этой системе ферментов.

В результате исследований, например, обнаружена связь между частотой редких вариантов эстераз и аномалиями развития.

У животных, в частности у крупного рогатого скота, гетерози­готных носителей таких наследственных дефектов обмена веществ, как маннозидоз, паракератоз, порфирия, выявляют путем опреде­ления уровня активности соответственно фермента маннозидазы, цинка в сыворотке крови и пропорфирина в эритроцитах. Гетеро­зиготные животные (Аа) по этим показателям занимают промежу­точное положение между нормальными (АА) и аномальными (аа).

Важное значение для профилактики распространения генети­ческих аномалий имеет цитогенетический анализ. Он позволяет выявлять как числовые, так и структурные мутации кариотипа, снижающие жизнеспособность, плодовитость, продуктивность и племенную ценность животных.

Эффективная профилактика вредных последствий хромосом­ных и геномных мутаций может быть обеспечена отбором на станциях по искусственному осеменению производителей без на­рушений в кариотипе. Впервые такая работа в нашей стране начата в Ленинградской области кафедрой животноводства и проблемной лабораторией ветеринарной генетики Ленинградско­го ветеринарного института.

В результате наших исследований обнаружено распростране­ние транслокации 1/29 хромосом у быков на племпредприятиях Нечерноземной зоны России. Выбраковка этих производителей или их спермы — способ'профилактики дальнейшего увеличения частоты транслокаций в породе, метод повышения выхода телят, производства мяса и молока в хозяйствах.

Цитогенетическая аттестация производителей и маток — мате­рей ремонтных животных необходима и у других видов, где используют искусственное осеменение. Например, в свиноводст­ве установлено распространение разных вариантов транслока­ций, резко понижающих плодовитость свиней.

Интенсификация животноводства, внедрение в практику крупномасштабной селекции, главным звеном которой является возрастание нагрузки на каждого производителя, используемого в воспроизводстве, а также потенциальная опасность увеличения давления на генетический аппарат животных мутагенных факто­ров ставят в ряд актуальных проблем организацию службы гене­тического мониторинга — контроля за частотой вредных мутаций в популяциях и породах.

Основные принципы такого контроля рассмотрены в начале настоящей главы. Это учет и правильная классификация анома­лий, определение роли наследственности в их этиологии, исполь­зование цитогенетических и биохимических маркеров. Создание специальных карточек аномальных животных — носителей хро­мосомных мутаций в зоне деятельности районных и областных ветеринарных станций, племпредприятий, селекционных цент­ров — исходные данные для контроля за частотой вредных мута­ций, на основании которых можно проводить эффективный отбор — селекцию, направленную на снижение частоты рождения аномальных особей, повышение уровня воспроизводительной функции, жизнеспособности и продуктивности животных.

Селекция на снижение частоты аномалий в популяциях живот­ных может быть весьма эффективной. Так, шведские фермеры стали проводить жесткий отбор коров и быков по признаку гипоплазии гонад. В результате частота этой аномалии снизилась с 28,1 % в 1937 г. до 7 % в конце 60-х годов. В наших исследованиях показано, что выбраковка быка Красавчика 4874 красной горбатовской поро­ды и быка Жетона 3501 костромской породы позволила избежать дальнейшего распространения в первом случае врожденной слепоты и во втором — мопсовидности. По данным И. Густавссона, выбра­ковка быков — носителей транслокации 1/29 хромосом в красно-пе­строй шведской породе позволила за 2,5 года повысить выход телят на пять голов в расчете на 100 коров.

В ряде стран проводится анализ кариотипов хряков на реци-' прокные транслокации. Носителей аберраций выбраковывают.

Интересная практическая реализация проблемы преодоления признака летальности у серых каракульских овец предложена монгольским ученым Думаажавом Баатаром (1982). Автор экспе­риментально доказал, что при скрещивании серых каракульских овец с серыми аборигенными монгольскими потомство не забо­левает хроническим тимпанитом и обладает хорошими жизне­способностью и плодовитостью. Таким образом, становится пер­спективной разработка генетического метода получения гомози­готных серых баранов с целью повышения производства серых смушек на товарных фермах.