close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

2860

код для вставкиСкачать
???????????????????? ????????
ISSN 0131-6397
????????????????????
????????
?6/2009
(1-128)
?????? 70804
ISSN 0131-6397
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
??????????
????????
????????????????????
????
????????????????????
????????
?????
????????
????????
?6/2009
?6
2009
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
Редакция журнала «Сельскохозяйственная биология» от
всей души поздравляет с 70летием доктора сельскохозяйственных наук, профессора, академика, первого вице-президента
Российской академии сельскохозяйственных наук, члена редакционного совета серии «Биология
животных» Владимира Ивановича Фисинина.
Глубокоуважаемый Владимир Иванович! Вы ? выдающийся российский ученый, поднявший научную и практическую
эффективность отечественных
инновационных исследований в
птицеводстве до уровня, который признан всем зарубежным
сообществом. Трудно переоценить Ваш огромный вклад в развитие зоотехнической науки и практики в целом. Человек слова, человек дела, человек чести, человек государственного мышления и государственной ответственности, устремленный в будущее, Вы ? прирожденный лидер и умеете достигать успеха в том,
к чему многие другие не решатся даже приступить. Сила и обаяние Вашей личности заключены в сплаве ума, достоинства, мужского характера и незыблемой надежности. Такая личность не нуждается в протокольной мишуре, ее
масштаб понимает каждый ? если не умом, то сердцем.
Мы бесконечно благодарны Вам за сотрудничество и постоянное внимание к проблемам нашего журнала, готовность поддержать ? умным советом,
реальным делом, интересными и актуальными публикациями.
Примите наши самые искренние пожелания здоровья, счастья, успехов в
достижении новых научных и творческих вершин, всего самого доброго и светлого ? того, что можно и хочется пожелать человеку широкой и щедрой души.
Редакция журнала «Сельскохозяйственная биология»
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
??????????
????????
????????????????????
????
????????????????????
????????
??????-?????????????
??????
???????
? ??????
1966 ????
?????
????????
????????
????? ??????? ??? ???? ? ???
?
6
?????? ? ???????
2009 ??????
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
РЕДАКЦИОННЫЙ СОВЕТ
Л.К. ЭРНСТ ? председатель
Р.М. АЛЕКСАХИН, В.А. БАГИРОВ, Е.М. БОРИСОВА, Е.С. ВОРОНИН,
И.А. ЕГОРОВ, Н.А. ЗИНОВЬЕВА, Б.Д. КАЛЬНИЦКИЙ, В.М. КОСОЛАПОВ,
Г.Ю. ЛАПТЕВ, А.Н. ПАНИН, А.Я. САМУЙЛЕНКО, К.Г. СКРЯБИН,
А.М. СМИРНОВ, И.Е. УГРЮМОВА (зам. главного редактора), Ю.Н. ФЕДОРОВ,
Л.М. ФЕДОРОВА (главный редактор), В.И. ФИСИНИН, Н.С. ШЕВЕЛЕВ
EDITORIAL BOARD
L.K. ERNST - Chairman of the Editorial Board
R.M. ALEKSAKHIN, V.A. BAGIROV, E.M. BORISOVA, E.S. VORONIN,
I.A. EGOROV, N.A. ZINOV?EVA, B.D. KALNITSKY, V.M. KOSOLAPOV,
G.Yu. LAPTEV, A.N. PANIN, A.Ya. SAMUILENKO, K.G. SKRYABIN,
A.M. SMIRNOV, I.E. UGRYUMOVA (assistant editor-in-chief), Yu.N. FEDOROV,
L.M. FEDOROVA (editor-in-chief), V.I. FISININ, N.S. SHEVELEV
Журнал входит в Перечень ведущих рецензируемых научных журналов и изданий в Российской Федерации (Перечень ВАК), в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертаций на соискание ученой
степени доктора и кандидата наук (по зоотехническим и ветеринарным
специальностям, а также по биологическим наукам).
Научные редакторы И.Е. УГРЮМОВА, Е.В. КАРАСЕВА, Л.М. ФЕДОРОВА
Компьютерный набор А.В. ФЕДОРОВА
Корректор М.Л. ГЕНИНГ
Адрес редакции:
127434 г. Москва, Дмитровское ш., д. 11, офис 343,
журнал «Сельскохозяйственная биология»
Телефон/факс: + 7 (495) 977-88-19; телефон: + 7 (495) 976-32-73
Сайт в Интернете: www.agrobiology.ru; e-mail: [email protected]
Учредитель ? Российская академия сельскохозяйственных наук
Рег. № 01019 от 23 апреля 1992 года Министерства печати и информации РФ
Типография Россельхозакадемии: 115598 г. Москва, ул. Ягодная, д. 12
Формат 70Ч108 1/16. Печать офсетная. Заказ
© «Сельскохозяйственная биология», 2009
Цена 380 р.
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ БИОЛОГИЯ, 2009, № 6
Обзоры, проблемы, итоги
УДК 636.018:591.16:591.463.1:59.086
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РАЗДЕЛЕННОГО ПО ПОЛУ СЕМЕНИ
В ПРАКТИКЕ ЖИВОТНОВОДСТВА
(обзор)
А.С. ЕРОХИН, М.И. ДУНИН
Обсуждается современная технология разделения сперматозоидов по полу с использованием высокоскоростной проточной цитометрии. Обобщены результаты исследований по искусственному осеменению крупного рогатого скота и других видов сельскохозяйственных животных
разделенной спермой, а также по пересадке им эмбрионов, полученных с помощью разделенного
семени in vitro.
Ключевые слова: проточная цитометрия, разделенная по полу сперма, искусственное
осеменение, оплодотворяемость, телки, овцы, свиньи, лошади.
Key words: flow cytometry, sexed semen, artificial insemination, fertility, heifers, sheeps,
sows, mares.
Регуляция пола у сельскохозяйственных животных представляет значительный практический интерес, поскольку способствует ускорению селекционно-племенной работы. Ранее изучалась возможность разделения
сперматозоидов, содержащих Х- или Y-хромосому, осаждением, центрифугированием в градиенте плотности, электрофорезом, обработкой специфическими антителами и т.д. (1-3). Однако на практике не было получено
убедительных доказательств эффективности этих приемов.
В последние годы во многих странах для сортировки спермы по
полу используют метод проточной цитометрии, основанный на неодинаковом содержании ДНК в сперматозоидах (4-6). В 1979 году было установлено, что в Х-хромосоме млекопитающих оно выше, чем в Y-хромосоме
(7), в частности у быков ? на 3,8, у хряков ? на 3,6, у баранов ? на 4,2, у
жеребцов ? на 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 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). Разбавленную сперму, к которой добавлен флуоресцентный витальный краситель Hoechst 33342, инкубируют при 35 °С в течение 1 ч для лучшего проникновения красителя через мембранные структуры. Затем сперма под давлением поступает в высокоскоростной проточный цитометр, где создаются
условия для ориентации головки сперматозоидов при пересечении лазерного луча. Лазерное излучение индуцирует флуоресценцию красителя, которая улавливается мощным световым детектором и анализируется компьютером. После идентификации сперматозоидов, несущих Х- или Yхромосому, специальный вибратор образует в растворе микрокапли, куда
попадает по одной половой клетке. В зависимости от величины светоизлучения, обусловленной содержанием в такой клетке Х- или Y-хромосомы,
каждая микрокапля приобретает положительный или отрицательный заряд.
3
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
Микрокапли с поврежденными или неидентифицированными сперматозоидами заряда не несут. В современных установках формируется 70-80 тыс.
микрокапель в секунду (12). На следующем этапе образовавшиеся положительно, отрицательно или нейтрально заряженные частицы разделяются,
проходя через электростатическое поле, и поступают в разные емкости.
Затем сперматозоиды концентрируют центрифугированием и разбавляют
специальной средой (13-15).
Разработанная технология предусматривала использование стандартной системы с рабочим давлением в пределах 0,84 кг/см2. При этом
скорость разделения составляла 350 тыс. сперматозоидов в час (10). Позднее, когда описанную технологию усовершенствовали, 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 по улучшению 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 Yхромосому. 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 при условии, что в дозе содержится пониженное число сперматозоидов (около 2 млн подвижных клеток по сравнению с 10-15 млн сперматозоидов при обычном осеменении крупного рогатого скота криоконсервированной спермой).
В процессе разделения с помощью высокоскоростной проточной
цитометрии сперматозоиды подвергаются действию неблагоприятных факторов (окрашивание, высокая степень разбавления семени, лазерное излучение, давление, электромагнитное поле, центрифугирование) (17-19), поэтому важна разработка условий, обеспечивающих сохранение биологической полноценности половых клеток. В частности, для предохранения их
от агглютинации в состав буферного раствора вводят 0,1 % бычьего сывороточного альбумина, а после разделения помещают в TEST-желточный
буфер (20). Показано, что лучшая подвижность сперматозоидов после оттаивания сохраняется при центрифугировании половых клеток сразу после
сортировки и добавлении 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 варианте с осеменением Х-фракцией 8
из 11 плодов были самками, при использовании Y-фракции 12 из 20 ?
самцами. Низкие результаты оплодотворяемости отмечали и у крольчих,
4
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
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 и 74 % самок
при оплодотворении соответственно Y- и Х-фракцией (20).
Позднее были проведены успешные эксперименты по оплодотворению яйцеклеток крупного рогатого скота разделенными сперматозоидами in vitro (26). С помощью проточной цитометрии выделяли фракции
спермы, содержащие до 79 % половых клеток с Х- и до 70 % ? с Yхромосомой. 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 % особей мужского пола (27).
На коровах также изучали эффективность пересадки эмбрионов, полученных in vitro с помощью разделенного семени (28). Приживляемость
эмбрионов у коров со спонтанным эструсом составила 16,3, с синхронизированным ? 20,0, у телок ? 34,2 %. Из 40 родившихся особей 37 были
телочками.
В более поздних исследованиях оценили эффективность пересадок
коровам заморожено-оттаянных эмбрионов, полученных in vitro 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, изучалась возможность введения половых клеток непосредственно в рога матки (30, 31).
Дозу неразделенной спермы, содержащую 100-500 тыс. сперматозоидов,
вводили в рог матки телок с помощью инструментов для эмбриопересадки. В некоторых группах оплодотворяемость оказалась довольно высокой.
Затем для осеменения использовали разделенную фракцию незамороженной спермы со 100-200 тыс. сперматозоидов в дозе. Из 17 полученных телят 14 соответствовали предполагаемому полу (31). В другом опыте 35 телкам в рога матки вводили по 300 тыс. незамороженных разделенных сперматозоидов, содержащих преимущественно Х-хромосому, а контрольных
животных осеменяли такой же дозой неразделенной спермы. Оплодотворяемость в опытной группе составила 42, в контроле ? 54 %. В опытной
группе получили 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 (1,0; 1,5 или 3,0 млн сперматозоидов в
дозе) также удалось получить высокие показатели оплодотворяемости (4354 %) (34).
В полевых испытаниях швейцарских ученых телкам и коровам из
опытных групп внутриматочно вводили по 2 млн подвижных замороженооттаянных сперматозоидов с Х-хромосомой. В контрольных группах животных осеменяли аналогичной дозой неразделенных половых клеток. В
5
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
опыте и контроле доля отелившихся телок равнялась соответственно 29,6
и 55,6 %, коров ? 21,9 и 23,4 %. 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 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). В
период спонтанной охоты 157 животным из опытной группы вводили внутриматочно 2 млн разделенных сперматозоидов, а 149 из контрольной ? 15
млн неразделенных. 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 внутриматочно криоконсервированной разделенной спермы, полученной от
четырех быков (1 или 2 млн сперматозоидов), оплодотворяемость составила 51 %, в потомстве было 87 % самок. Кроме того, проявились 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 сперматозоидами из фракции,
содержащей Х-хромосому, достигала 47 %, телок джерсейской породы ?
53 %. В потомстве получено 89 % самок (39). Установлен факт более высокой доли мертворождений среди телят мужского пола при осеменении
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 при оплодотворении коров соответственно 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 по изучаемым показателям между двумя группами животных не установили. При использовании
неразделенной 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 нарушает структуру ДНК в клетках (41).
За рубежом коммерческое использование разделенной по полу спермы началось в 2000 году, и к настоящему времени этим способом в мире получено более 2 млн телят (42). В основном разделенную сперму быков применяют 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 антиоксидантов пирувата
6
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
натрия и каталазы, добавление которых в состав синтетической среды
улучшало подвижность и выживаемость заморожено-оттаянных сперматозоидов (43). Совместное введение в состав среды для разделения сперматозоидов бычьего сывороточного альбумина и антиоксидантов значительно повышало выживаемость и оплодотворяющую способность незамороженных половых клеток (44).
Основная трудность при применении разделенной спермы в свиноводстве состоит в том, что число сперматозоидов в дозе должно быть больше, чем при осеменении крупного рогатого скота. Первых поросят от разделенного семени получили после лапароскопического введения спермы
непосредственно в яйцеводы свиней (20). Позднее яйцеклетки оплодотворяли in vitro c использованием фракции Х-сперматозоидов (45). Все потомки, родившиеся у свинок после пересадки им таких эмбрионов, оказались
самками. Также удалось получить потомство мужского пола при внутрицитоплазматическом введении разделенных незамороженных сперматозоидов хряка в яйцеклетки и их дальнейшей активации in vitro (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 1,0 млн сперматозоидов.
Анализ генетических изменений в лимфоцитах поросят, полученных от
разделенного семени, не выявил мутагенного воздействия высокоскоростной проточной цитометрии на половые клетки (53). При 2-кратном осеменении свиней разделенной заморожено-оттаянной спермой в дозе 160
млн сперматозоидов отмечено значительное увеличение эмбриональной
смертности по сравнению с показателем в контрольной группе, осемененной неразделенной 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 in vitro с помощью
внутриплазматического введения в яйцеклетки одиночных разделенных
сперматозоидов. В 1997 году были выполнены успешные эксперименты по
искусственному осеменению овец разделенной спермой с использованием
лапароскопа (56). Эффективность лапароскопического осеменения овец
заморожено-оттаянной разделенной спермой изучалась в специальных
опытах (57). Овцам из опытных групп внутриматочно вводили 1, 5 и 15
млн заморожено-оттаянных разделенных сперматозоидов, контрольным
животным ? 50 млн неразделенных. Оплодотворяемость в опыте составила соответственно 61,5; 66,1 и 66,7 %; в контроле ? 63,2 %.
У кобыл при инъекции разделенной незамороженной спермы в
верхушку рога матки получили 87 % потомков желаемого пола (58). По
мнению ряда ученых, гистероскопическое введение половых клеток в верхушку рога матки ? более перспективный способ осеменения (59, 60).
Оплодотворяемость удавалось повысить, если 20 млн сперматозоидов
помещали в маточно-трубное сочленение (61). Этим способом также получали потомство, применяя криоконсервированную разделенную сперму жеребцов (42).
Таким образом, технология разделения сперматозоидов по полу с
7
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
использованием высокоскоростной проточной цитометрии представляет
собой 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.
ЛИТЕРАТУРА
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
20.
21.
22.
23.
24.
8
М и л о в а н о в В.К., Е р о х и н А.С. Направления и перспективы искусственного
регулирования соотношения полов в потомстве (обзор). Сельское х-во за рубежом, 1980,
1: 43-47.
Е р о х и н А.С. Регулирование овуляции и соотношения полов у млекопитающих.
Канд. дис. Дубровицы, 1982.
J o e r g H., A s a i M., G r a p h o d a t s k a y a D. e.a. Validating bovine sexed semen
samples using quantitative PCR. J. Anim. Breed. Genet., 2004, 121: 209-215.
G a r n e r D.L., G l e d h i l l B.L., P i n k e l D. e.a. Quantification of the X- and Ychromosome-bearing sperm of domestic animals by flow cytometry. Biol. Reprod., 1983, 28:
312-321.
W e l c h G.R., J o h n s o n L.A. Sex preselection: laboratory validation of the sperm sex ratio
of flow sorted X- and Y- sperm by sort reanalysis for DNA. Theriogenology, 1999, 52: 1343-1352.
S e i d e l G.E. Jr., G a r n e r D.L. Current status of sexing mammalian spermatozoa. Reproduction, 2002, 124: 733-743.
M o r u z z i J.F. Selecting a mammalian species for the separation of X- and Y-chromosome-bearing spermatozoa. J. Reprod. Fertil., 1979, 57: 319-323.
J o h n s o n L.A., W e l c h G.R. Sex preselection: high-speed flow cytometric sorting of Xand Y-sperm for maximum efficiency. Theriogenology, 1999, 52: 1323-1341.
P i n k e l D., G l e d h i l l B.L., V a n D i l l a M.A. e.a. High resolution DNA measurement of mammalian sperm. Cytometry, 1982, 3: 1-9.
J o h n s o n L.A., F l o o k J.P., H a w k H.W. Sex preselection in rabbits: live birth from
X- and Y- sperm separated by DNA and cell sorting. Biol. Reprod., 1989, 41: 199-203.
J o h n s o n L.A., W e l c h G.R., R e n s W. The Beltswille sperm sexing technology:
high-speed sorting gives improved sperm output for IVF and A.I. J. Anim. Sci., 1999, 77(2):
213-220.
S e i d e l G.E. Jr. Overview of sexing sperm. Theriogenology, 2007, 68: 443-446.
J o h n s o n L.A., F l o o k J.P., L o o k M.V. Flow cytometry of X- and Y- chromosomebearing sperm for DNA using an improved preparation method and staining with Hoechst
33342. Gamete Research, 1987, 17: 203-212.
R e n s W., W e l c h G.P., J o h n s o n L.A. A novel nozzle for more efficient sperm
orientation to improve sorting efficiency of X- and Y-chromosome-bearing sperm. Cytometry,
1998, 33: 476-481.
S e i d e l G.E. Jr. Sexing mammalian sperm-intertwining of commerce, technology, and biology. Anim. Reprod. Sci., 2003, 79: 145-156.
J o h n s o n L.A., F l o o k J.P., L o o k M.V. e.a. Flow sorting of X- and Y-chromosome
bearing spermatozoa into two populations. Gamete Research, 1987, 16: 1-9.
C r a n D.G. Semen sexing, practice and application. Proc. 3d Conf. of Europ. Society for
domestic animal reprod. Anger, France, 1999: 18-19.
M a x w e l l W.M., J o h n s o n L.A. Physiology of spermatozoa at high dilution rates: the
influence of seminal plasma. Theriogenology, 1999, 52: 1353-1362.
K l i n c P., R a t h D. Application of flow cytometrically sexed spermatozoa in different
farm animal spicies (a review). Arch. Tierz., Dummerstorf, 2006, 49: 41-54.
J o h n s o n L.A. Sex preselection in swine: altered sex ratios in offspring following surgical insemination of flow sorted X- and Y-bearing sperm. Reprod. Domest. Anim., 1991,
26: 309-314.
S i e g B., K l i n c P., F r e s e D. e.a. Improvement of sexed bull semen processing for
cryopreservation. Reprod. Domest. Anim., 2003, 38: 329-330.
W e l c h G.R., W a l d b i e s e r G.C., W a l l R.J. e.a. Flow cytometric sperm sorting
and PCR to confirm separation of X- and Y-chromosome-bearing bovine sperm. Anim. Biotechnol., 1997, 6: 131-139.
K a w a r a s a k i T., W e l c h G.R., L o n g C.R. e.a. Verification of flow cytometrically
sorted X-and Y-bearing porcine spermatozoa and reanalysis of spermatozoa for DNA content
using the fluorescence in situ hybridization (FISH) technique. Theriogenology, 1998, 50:
625-635.
J o h n s o n L.A., C l a r k e R.N. Flow sorting of X- and Y-chromosome-bearing mammalian sperm: activation and pronuclear development of sorted bull, boar, and ram sperm microin-
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
jected into hamster oocytes. Gamete Res., 1988, 21: 335-343.
25. M o r r e l l J.M., K e e l e r K.D., N o a k e s D. e.a. Sexing of sperm by flow cytometry.
Vet. Record, 1988, 122: 322-324.
26. C r a n D.G., J o h n s o n L.A., M i l l e r N.G. e.a. Production of bovine calves following
separation of X- and Y-chromosome-bearing sperm and in vitro fertilization. Vet. Record,
1993, 132: 40-41.
27. C r a n D.G., J o h n s o n L.A., P o l g e C. Sex preselection in cattle: a field trial. Vet.
Record, 1995, 136: 495-496.
28. W i l s o n R.D., W e i g e l K.A., F r i c k e P.M. e.a. In vitro production of Holstein
embryos using sex-sorted sperm and oocytes from selected cull cows. J. Dairy Sci., 2005, 88:
776-782.
29. X u J., G u o Z., S u L. e.a. Developmental potential of vitrified Holstein cattle embryos
fertilized in vitro with sex-sorted sperm. J. Dairy Sci., 2006, 89: 2510-2518.
30. S e i d e l G.E. Jr., J o h n s o n L.A., A l l e n C.A. e.a. Artificial insemination with Xand Y-bearing bovine sperm. Theriogenology, 1996, 45: 309.
31. S e i d e l G.E. Jr., A l l e n C.H., J o h n s o n L.A. e.a. Uterine horn insemination of
heifers with very low numbers of non-frozen and sexed spermatozoa. Theriogenology, 1997, 48:
1255-1264.
32. S e i d e l G.E. Jr., H e r r i c k h o f f L.A., S h h e n k J.L. e.a. Artificial insemination of
heifers with cooled unfrozen, sexed semen. Theriogenology, 1998, 49: 365.
33. S c h e n k J.L., S u h T.K., C r a n D.G. e.a. Cryopreservation of flow-sorted bovine
spermatozoa. Theriogenology, 1999, 52: 1375-1391.
34. S e i d e l G.E. Jr., S c h e n k J.L., H e r i c k h o f f L.A. e.a. Insemination of heifers
with sexed sperm. Theriogenology, 1999, 52: 1407-1420.
35. B o d m e r M., J a n e t t F., D e n D a a s N. e.a. Fertility after low dose insemination
of sexed sperm in heifers and cows under field conditions. Reprod. Domest. Anim., 2004, 39: 254.
36. K u r y k i n J., J a a k m a U., J a l a k a s M. e.a. Deposition of sexed semen at different
sites in the uterus at a fixed time and pregnancy rates in heifers. Reprod. Domest. Anim., 2006,
41: 312.
37. A n d e r s s e n M., T a p o n e n J., K o m m e r i M. e.a. Pregnancy rates in lactating
Holstein-Friesian cows after artificial insemination with sexed sperm. Reprod. Domest. Anim.,
2006, 41: 95-97.
38. C e r c h i a r o I., C a s s a n d r o M., D a l Z o t t o R. e.a. A field study on fertility
and purity of sex-sorted cattle sperm. J. Dairy Sci., 2007, 90: 2538-2542.
39. D e J a r n e t t e J.M., N e b e l R.L., M a r s h a l l C.E. Evaluating the success of sexsorted semen in US dairy herds from on farm records. Theriogenology, 2009, 71: 49-58.
40. T u b m a n L.M., B r i n k Z., S u h T.K. e.a. Characteristics of calves produced with
sperm sexed by flow cytometry cell sorting. J. Anim. Sci., 2004, 82: 1029-1036.
41. B o e - H a n s e n G.B., M o r r i s I.D., A n n e t t e B. e.a. DNA integrity in sexed bull
sperm assessed by neutral Comet assay and sperm chromatin structure assay. Theriogenology,
2005, 63: 1789-1802.
42. R a t h D., J o h n s o n L. Application and commercialization of flow cytometrically sexsorted semen. Reprod. Domest. Anim., 2008, 43: 338-346.
43. K l i n c P., R a t h D. Reduction of oxidative stress in bovine spermatozoa during flow cytometric sorting. Reprod. Domest. Anim., 2007, 42: 63-67.
44. K l i n c P., F r e s e D., O s m e r s H. e.a. Insemination with sex-sorted fresh bovine
spermatozoa processed in the presence of antioxidative substances. Reprod. Domest. Anim.,
2007, 42: 58-62.
45. R a t h D., J o h n s o n L.A., W e l c h G.R. In vitro culture of porcine embryos: development to blastocysts after in vitro fertilization (IVF) with flow cytometrically sorted and unsorted semen. Theriogenology, 1993, 39: 293.
46. P r o b s t S., R a t h D. Production of piglets using intracytoplasmic sperm injection (ICSI)
with flow cytometrically sorted boar semen and artificially activated oocytes. Theriogenology,
2003, 59: 961-973.
47. R a t h D. Low dose insemination in the sow (а review). Reprod. Domest. Anim., 2002, 37:
1291-1304.
48. M a r t i n e z E.A., V a z q u e z J.M., R o c a J. e.a. Minimum number of spermatozoa
required for normal fertility after deep intrauterine insemination in non-sedated sows. Reproduction, 2002, 123: 163-170.
49. V a z q u e z J.M., M a r t i n e z E.A, P a r r i l l a I. e.a. Birth of piglets after deep intrauterine insemination with flow cytometrically sorted boar spermatozoa. Theriogenology,
2003, 59: 1509-1604.
50. G r o s s f e l d R., K l i n c P., S i e g B. e.a. Production of piglets with sexed semen employing a non-surgical insemination technique. Theriogenology, 2005, 63: 2269-2277.
51. V a z q u e z J.M., M a r t i n e z E.A., P a r r i l l a I. e.a. Improving the efficiency of
laparoscopic intraoviductal insemination with sex-sorted boar spermatozoa. Reprod. Fertil.
Dev., 2006, 18: 283.
9
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
52. G a r c i a E.M., V a z g u e s J.M., P a r r i l l a I. e.a. Improving the fertilizing ability of
sex sorted boar spermatozoa. Theriogenology, 2007, 68: 771-778.
53. P a r r i l l a I., V a z q u e s J.M., C u e l l o C. e.a. Hoechst 33342 stain and UV laser
exposure do not induce genotoxic effect in flow-sorted boar spermatozoa. Reproduction, 2004,
128: 615-621.
54. B a t h g a t e R., G r o s s f e l d R., S u s e t i o D. e.a. Early pregnancy loss in sows after
low dose deep uterine artificial insemination with sex-sorted, frozen-thawed sperm. Animal Reprod. Sci., 2008, 104: 440-444.
55. C a t t S.L., C a t t J.W., G o m e z M.C. e.a. Birth of a male lamb derived from in vitro
matured oocyte fertilized by intracytoplasmic injection of a single «male» sperm. Vet. Record,
1996, 139: 494-495.
56. C r a n D.G., M c K e l v e y W.A., K i n g M.E. e.a. Production of lambs by low dose
intrauterine insemination with flow cytometrically sorted and unsorted sperm. Theriogenology,
1997, 47: 267.
57. D e G r a a f S.P., E v a n s G., M a x w e l l W.M. e.a. Successful low dose insemination of flow cytometrically sorted ram spermatozoa in sheep. Reprod. Domest. Anim., 2007, 42:
648-653.
58. B u c h a n a n B.R., S e i d e l G.E. Jr., M c C u e P.M. e.a. Insemination of mares with
low numbers of either unsexed or sexed spermatozoa. Theriogenology, 2000, 53: 1333-1344.
59. M o r r i s L.H., H u n t e r R.H., A l l e n W.R. Hysteroscopic insemination of small
numbers of spermatozoa at the uterotubal junction of preovulatory mares. J. Reprod. Fertil.,
2000, 118: 95-100.
60. M a r i G., R i z z a t o G., I a c o n o E. e.a. First foal born in Italy using flow cytometrically sorted spermatozoa. Reprod. Domest. Anim., 2008, 43(3): 179.
61. L i n d s e y A.C., V a r n e r D.D., S e i d e l G.E. Jr. e.a. Hysteroscopic or rectally
guided, deep-uterine insemination of mares with spermatozoa stored 18 h at either 5 °C or 15 °C
prior to flow-cytometric sorting. Anim. Reprod. Sci., 2005, 85: 125-130.
ФГНУ Всероссийский НИИ племенного дела,
141212 Московская обл., Пушкинский р-н,
пос. Лесные Поляны,
e-mail: [email protected]
Поступила в редакцию
19 января 2009 года
USE OF SEMEN DIVIDED ON SEX IN PRACTICAL
CATTLE BREEDING
(review)
A.S. Erokhin, M.I. Dunin
Summary
The current technology of sperm dividing on sex with use of high-speed flow cytometry
was discussed. The authors summarize the results of investigations of artificial insemination of cattle
and other agricultural animals by divided sperm and the transplantation to them of embryos, obtained by means of divided sperm in vitro.
Новые книги
Э р н с т Л.К., В а р н а в с к и й А.Н.
Репродукция животных. Уч. пос. Изд. 3-е,
перераб. и доп. М.: ФГОУ РАМЖ, 2007,
282 с.
Учебное пособие содержит научно-практический материал, дающий современное представление о нервном,
нейро-гуморальном, иммунном механизмах регуляции воспроизводительной функции самцов и самок. Рассматриваются
различные хозяйственные ситуации и
способы физиологического устранения
нарушений функции размножения на
основе отечественных и зарубежных исследований, практических наблюдений. С
учетом правильной оценки индивидуального состояния животного, выполненной
ректально, даются рекомендации по наиболее эффективным, физиологичным, эконо-
10
мичным и практичным способам восстановления воспроизводительной способности самок,
позволяющим на всем поголовье фермы регулярно (ежегодно) получать потомство от каждого животного в условиях пореформенной
ситуации в России. В третьем издании учтены
пожелания зооветспециалистов конкретизировать наиболее важные для практики понятия и
современные представления по репродукции
животных. Издание посвящено памяти великих
ученых XX века ? основоположника биологии
воспроизведения и искусственного осеменения
животных академика В.К. Милованова и основоположника зоотехнической иммунобиологии
воспроизведения животных профессора И.И. Соколовской в связи со 100-летием со дня их рождения. Пособие предназначено для преподавателей акушерства, гинекологии, воспроизводства и искусственного осеменения ВУЗов, техникумов, а также практических специалистов.
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ БИОЛОГИЯ, 2009, № 6
УДК 636.03:636.083.1/.3:57.043:535-1/-3
О БИОЛОГИЧЕСКОЙ РОЛИ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ИЗЛУЧЕНИЙ
ОПТИЧЕСКОГО И РАДИОЧАСТОТНОГО ДИАПАЗОНОВ
А.В. КАЗАКОВ, Б.Н. ОРЛОВ, А.В. ЧУРМАСОВ
На основании данных литературы и собственных исследований проанализированы общие характеристики электромагнитных излучений (ЭМИ) и их влияние на живые системы, а
также влияние СВЧ- и оптического излучений нетепловой интенсивности при использовании
различных источников и режимов облучения на хозяйственно значимые показатели сельскохозяйственных животных.
Ключевые слова: электромагнитные излучения низкой интенсивности, СВЧ-излучение,
оптическое излучение, биологические объекты, фотобиологические реакции, циркадная регуляция, физиологические адаптации, световой режим, животноводство, поведение, продуктивность.
Key words: electromagnetic radiation of low intensity, super high frequency emission, optical
radiation, circadian regulation, biological objects, fotobiological reactions, physiological adaptations,
light regime, cattle-breeding, behavior, productivity.
В процессе эволюции под влиянием солнечной радиации биологические объекты приспосабливались к электромагнитным излучениям (ЭМИ),
преобразуя поступающую энергию в другие виды энергии (тепловую, химическую, электрическую) и формируя тонкие механизмы регуляции обменных процессов, а также различных адаптаций к изменяющимся условиям окружающей среды.
Солнечные и космические электромагнитные (ЭМ) и корпускулярные излучения сложным образом взаимодействуют с магнитосферой и атмосферой Земли. В результате к земной поверхности проникают, в основном, электромагнитные излучения в оптическом (0,290-700 мкм) и радиочастотном (0,01-10 м) диапазонах. Эти излучения относятся к сверхслабым
(1), однако именно к ним организм наиболее чувствителен, вероятно, в
связи с тем, что по мощности они сопоставимы с эндогенными излучениями (2). Следует отметить, что в результате антропогенного воздействия
общий электромагнитный фон существенно изменился. Появились электромагнитные излучения техногенного происхождения (миллиметровые
волны, лазерное излучение, рентгеновские лучи и др.), отличающиеся по
своим характеристикам от естественной радиации и оказывающие специфическое действие на биологические системы (3-9).
При анализе взаимодействия электромагнитных полей (ЭМП) с
биологическим объектом разделяют излучения ионизирующие и неионизирующие, тепловые и нетепловой интенсивности, стохастические и когерентные, непрерывные и модулированные, экзо- и эндогенные. К ионизирующим относят ультрафиолетовое, рентгеновское и ?-излучение. Энергия кванта этих излучений достаточна для разрыва межмолекулярных связей и ионизации атома. Диапазон неионизирующих электромагнитных излучений включает постоянные и низкочастотные поля, сверхвысокочастотные (СВЧ) (длины волн от 1 м до 1 см), а также миллиметровые и субмиллиметровые излучения (с длинами волн от 10 мм до 0,1 мм). Энергии
таких излучений недостаточно для ионизации и разрушения связей молекулярных структур, однако они вызывают поляризационные процессы (10).
Согласно существующим представлениям, пороги возникновения теплового эффекта в СВЧ-диапазоне (для частот порядка 1 ГГц) лежат для человека в области 5-10, для животных средних размеров (обезьяна, кошка,
кролик) ? 2,5-5,0, для мелких животных (крыса, мышь, морская свинка) ?
0,5-1,0 мВт/см2. Важная роль в реализации коммуникационных связей в
11
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
организме отводится низкоинтенсивным когерентным излучениям, представляющим собой продукт жизнедеятельности клетки (5, 11).
Процессы взаимодействия электромагнитных полей с живыми организмами сложны и в настоящее время до конца не исследованы. В общем случае взаимодействие ЭМП с биологическим объектом определяется
как параметрами самого излучения (частотой и длиной волны, когерентностью и поляризацией, интенсивностью и др.), так и свойствами биосистемы как среды распространения ЭМП (диэлектрической проницаемостью,
электрической проводимостью, собственной биоэлектрической активностью
ткани и т.д.). На клеточном уровне, кроме дипольной, обсуждаются мембранная, ионная, полевая (нехимическая) и другие теории взаимодействия
ЭМП с клеточными структурами (12-20). Значительный экспериментальный и теоретический материал, накопленный к настоящему времени, свидетельствует, что в биологических тканях под влиянием электромагнитных
излучений реализуются многие известные в физике эффекты, связанные с
поляризацией, прямой и отрицательной проводимостью биологических структур, генерацией собственных ЭМ-колебаний, пьезоэффектами, фотопроводимостью и др. (14).
Многие исследователи рассматривают информационные взаимодействия, сформировавшиеся в процессе эволюции и включающие преобразование, передачу, кодирование и хранение информации, как основу организации живых систем. Биологические эффекты, обусловленные этими
взаимодействиями, зависят уже не от количества энергии, вносимой в ту
или иную систему, а от ее информационного содержания (модуляционновременных параметров) и состояния самой биологической системы. При
информационном характере действия ЭМП с определенной вероятностью
может изменяться характер и скорость передачи информации в организме,
процесс формирования условных рефлексов, содержание ключевых ферментов энергетического обмена и др. (2, 21).
Рад ио ча сто тн ый диап азо н изл у чен ий . Анализ экспериментальных и клинических данных позволяет констатировать, что под влиянием нетепловых ЭМИ радиочастотного диапазона в организме высокоорганизованных животных и человека возникают выраженные изменения углеводного, энергетического, белкового, азотистого, нуклеинового и электролитного обменов, а также обнаруживаются сдвиги в системах регуляции метаболических процессов ? нервной и гуморальной (22-25).
Среди выявленных
1. Морфофизиологические показатели у пчел
разными
авторами эффекв зависимости от режима СВЧ-облучения
тов
СВЧ-излучений
нетеп(26)
ловой интенсивности можРежим СВЧ-облучения
но выделить следующие:
короткодлинноПоказатель
влияние на течение биодневный
дневный
(7/17)
(16/8)
химических реакций внутСырая масса, мг
98,18±1,24
90,98±1,30
риклеточного метаболизма
Отношение сырой массы к длине
(в частности, на процессы
54,66±0,76
50,99±0,75
крыла, мг/мм
Содержание, %:
окислительного фосфорилипидов в сухом веществе
24,36±1,87
20,58±1,93
лирования в митохондригигроскопической воды в теле
77,26±0,86
79,78±0,64
ях); изменение ферментаобщего азота
11,58±1,21
13,92±2,03
тивной активности белков
ацетилхолина и бутилхолинэстеразы в структурах головного мозга, моноаминоксидазы печени и головного мозга; резонансное поглощение ЭМИ
белковыми молекулами, их конформационная перестройка; воздействие
(прямое или косвенное ? через Ca-зависимые реакции и участие циклических нуклеотидов) на процессы передачи генетической информации ?
транскрипцию и трансляцию; изменение проницаемости мембран для ио12
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
нов Ca2+ и Mg2+ с модификацией функции рецепторов и ионных каналов;
воздействие на функции центральной нервной системы ? снижение чувствительности к другим раздражителям, изменение электрической активности мозга, процессов формирования навыков и хранения информации;
изменение динамики иммунного ответа.
Особый интерес представляет обнаруженное влияние СВЧ-излучений сверхслабой интенсивности (2400-2580 МГц, 10-8-10-15 Вт/м2) на цирканнуальные ритмы (26, 27). Установлено, что СВЧ-воздействия также стимулируют или ингибируют физиологические реакции в зависимости от
частоты и режима облучения. В частности, показано (26-28), что у пчел
при короткодневном искусственном СВЧ-облучении начинаются физиологические процессы подготовки к зиме: повышается содержание запасных питательных веществ, замедляется метаболизм, изменяется двигательная активность. При длиннодневном режиме отмечаются морфофизиологические показатели, характерные для весенних или позднелетних особей
с активными физиологическими процессами, небольшим количеством запасных питательных веществ и хорошо развитым летательным аппаратом
(табл. 1). Выявленная способность влиять на биоритмы и процессы жизнедеятельности организма открывает перспективы использования СВЧ-излучений в медицине, биотехнологиях и сельском хозяйстве (28).
О пт и че ски й диа пазо н из лу чен ий . Очевидно, что живые организмы в большей степени адаптировались к естественному электромагнитному фону Земли, а именно к оптическому диапазону излучений. В
процессе эволюции у них сформировались различные механизмы восприятия света. Фотобиологические процессы, которые начинаются с поглощения кванта света соответствующей молекулой, как правило, заканчиваются физиологической реакцией на уровне организма. В основе взаимодействия светового излучения и органического вещества лежат фотофизические процессы, изменяющие конформационные и донорно-акцепторные
свойства органических молекул, что приводит к их фотохимическим превращениям и дальнейшему вовлечению в биохимические и физиологические процессы (29). Примером фотобиологической реакции у простейших
организмов может служить фототаксис ? двигательная реакция в ответ на
световой стимул. Фототаксис обеспечивает выбор оптимальных условий
освещения для жизнедеятельности клеток и рассматривается как важная
приспособительная реакция (30, 31). Более сложные реакции на свет у
многоклеточных животных организмов, опосредованные нервной системой, относятся к области физиологии поведения.
У высокоорганизованных животных и человека оптическое излучение
вызывает комплекс зрительных, нейрогуморальных, поведенческих, психофизических и других реакций, в целом определяющих положение и характер
приспособлений организма в сложной системе отношений с окружающей
средой. Под влиянием чередования периодов света и темноты (дня и ночи)
сложились ритмические изменения процессов жизнедеятельности, связанных
с проявлением половых рефлексов, обменом веществ, функцией эндокринных органов, психоэмоциональным состоянием и др. (32-34). По мнению
исследователей, свет оказывает синхронизирующее действие на систему биоритмов организма и согласует ее параметры с изменениями окружающей
среды, обеспечивая физиологические адаптации и создавая необходимые условия для успешного осуществления целенаправленного поведения на основе
формирования доминирующих мотиваций и потребностей (35-37).
В научной литературе активно обсуждается вопрос циркадной регуляции суточной активности организма под влиянием светового фактора,
связанной с секрецией гормона мелатонина (38-43). Сообщается об откры13
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
Рис. 1. Схема нервных связей между глазом и мозгом: RHT ? ретиногипоталамический тракт,
SCN ? супрахиазматические клетки гипоталамуса. Свет воспринимается глазом, преобразуется в нервные импульсы, которые проходят по двум проводящим путям ? зрительному и
незрительному (43).
тии фоторецептора (помимо зрительных), воспринимающего свет и передающего возбуждение к супрахиазматическим клеткам (SCN) ретино-гипоталамического тракта, которые считаются центральными «часами» организма и взаимодействуют со многими другими отделами мозга ? таламусом, гипофизом, перегородками и средним мозгом (рис. 1).
В темноте, когда большинство
нейронов супрахиазмальных ядер пассивны, в клетках эпифиза (пинеалоцитах) активируется синтез ферментов, образующих мелатонин. Под действием света синтез мелатонина замедляется. Изменение количества мелатонина и мелатониновый фазовый
сдвиг после светового воздействия влияют на характеристики различных физиологических функций организма и
его активность. Фотобиологи обнаружили, что еще один световой рецептор ?
ганглиозная клетка участвует в регуРис. 2. Функция относительной спекляции циркадных ритмов со специфитральной циркадной эффективности с(?)
(эффект подавления секреции мелатонина
ческим спектром действия при максив зависимости от длины волны). Квадрамуме в голубой области спектра (459ты и кружки ? соответственно данные
484 нм) (рис. 2).
K. Thapan с соавт. (40) и G.C. Brainard
Поскольку действие света выс соавт. (42).
зывает не только зрительные эффекты, ставятся задачи его более широкого использования для стимуляции
циркадной системы, снятия депрессивных состояний, повышения иммунитета, продуктивности и др. Необходимо отметить, что в настоящее время в научной литературе практически отсутствуют сведения о циркадной
регуляции биоритмов сельскохозяйственных животных и исследования в
этом направлении представляются весьма перспективными.
При создании физиологически полноценной среды обитания сельскохозяйственных животных важная роль отводится оптическим излучениям, и особенно естественному свету. Под воздействием оптимального
освещения полнее раскрываются функциональные возможности организма и реализуется генетический потенциал животных (33, 44-46). Наблюдения, проведенные в России и за рубежом, показали, что существенное
14
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
влияние света на здоровье, плодовитость, обмен веществ и продуктивность сельскохозяйственных животных нельзя недооценивать. Так, увеличение продолжительности светового дня до 16 ч в сутки в осенне-зимний
период привело к росту молочной продуктивности лактирующих коров в
среднем на 8 %, потребление корма возросло на 6-8 % за счет большей
активности животных (46). Увеличение молочной продуктивности авторы
связывают с повышенным выбросом из печени аутогенного фактора роста
1 (АФР-1) и снижением количества мелатонина в светлый период. Установлено также, что для сухостойных коров оптимальной является продолжительность светового дня 8 ч с последующим периодом темноты 16 ч.
В наших исследованиях, выполненных в ряде хозяйств Нижегородской и Московской областей в 1989-2005 годах, на обширном экспериментальном материале было показано положительное влияние оптических излучений на рост и развитие молодняка крупного рогатого скота и птицы,
продуктивность и репродуктивные показатели коров (47-50). Нами также
проводилась этологическая оценка эффективности применения световых
воздействий. Так, в опытах на телятах черно-пестрой породы (откормочный комплекс ГУП «Толмачево», Нижегородская обл.) установлено, что
дополнительное освещение продолжительностью до 16 ч при освещенности 90-130 лк увеличивало прирост живой массы телят на 3,1-12,0 % и повышало сохранность животных на 1,2-7,0 % (табл. 2).
2. Показатели роста и сохранности телят и молодняка (до 15 мес) крупного
рогатого скота черно-пестрой породы при применении различных световых
режимов (ГУП «Толмачево», Нижегородская обл.)
Световой режим
Источник
излучения
Фотопериод,
ч
Увеличение, %
прироста живой массы
сохранности
ИО
ЛБ, ЛДЦ
16
11,9
2,0-7,0
ИО
ДНаТ
16
3,1-12,0
1,2-6,8
ЭР
ЛЭ
2-4
3,0-7,0
5,0-12,0
ЭР
ЛЭ
2,5
2,7
12,5
БАК
ДБ
6
?
2,5-10,0
ЭР + БАК
ЛЭ, ДБ
3+8
7,3
0
ИО + ЭР
ЛБ, ЛЭ
16 + 3
5,8-9,3
3,3-5,0
ИО + ЭР
ЛБ, ЛЭ
14 + 3,5
2,7
2,7
ИО + ЭР + БАК
ЛБ, ЛЭ, ДБ
16 + 3 + 4
8,6
3,3
П р и м е ч а н и е. ИО ? искусственное освещение, ЭР ? эритемное облучение, БАК ? бактерицидное облучение. ЛБ, ЛДЦ, ДНаТ, ЛЭ, ДБ ? соответстветствующие типы ламп. Прочерк означает, что
показатель не учитывали.
Режимы УФ-облучения с использованием эритемного и бактерицидного излучения увеличивали прирост живой массы телят на 2,7-7,0 %, по сохранности увеличение показателя достигало 12,5 % (см. табл. 2). В сезоны с
коротким световым днем сочетание УФ-облучения и дополнительного освещения повышало прирост живой массы у молодняка крупного рогатого
скота (на 2,7-9,3 %), возрастали сохранность (на 2,7-5,0 %) и убойный выход, при этом улучшались вкусовые и биохимические показатели мяса.
Анализ поведения животных свидетельствовал, что дополнительное
искусственное освещение в дневной период стимулирует двигательную и
кормовую активность, способствует лучшему усвоению пищи, сохранению
и восстановлению энергетических ресурсов организма, увеличению продуктивности и сохранности животных. В экспериментах на дойных коровах при удлинении светового дня до 17 ч и увеличении освещенности до
100 лк мы отмечали увеличение молочной продуктивности на 11-15 %,
оплодотворяемости ? на 5,8 %, сокращение сервис-периода на 30-40 сут,
снижение частоты патологий при отелах на 5,1 % и повышение выхода
телят на 11-17 %.
Результаты наших исследований подтвердили высокую биологическую активность светового фактора и возможность его использования для
15
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
направленного изменения физиологических показателей и функционального
состояния сельскохозяйственных животных, создания для них биологически
полноценной среды обитания в условиях промышленного животноводства.
Таким образом, функциональное состояние организма и его физиологические адаптации во многом определяются регуляторным, информационным и коммуникационным действием электромагнитных излучений (ЭМИ) оптического и радиочастотного диапазонов. Изучение биологической роли ЭМИ и механизмов их влияния на живые объекты ? современное научное направление, которое развивается на основе комплексного подхода с использованием методов физики, биологии, медицины, биофизики, радиобиологии, экологии.
ЛИТЕРАТУРА
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
20.
21.
22.
23.
24.
25.
16
Физика космоса. Малая энциклопедия /Под ред. Р.А. Синяева. М., 1986.
Ф р о л о в В.А. К вопросу об информационном воздействии электромагнитных полей
на живые организмы. Мат. Всесоюз. науч.-техн. симп. «Физико-математические и биологические проблемы действия электромагнитных полей и ионизации воздуха». М.,
1975, 1: 313-319.
П р е с м а н А.С. Электромагнитные поля и живая природа. М., 1968.
Д е в я т к о в Н.Д., Г о л а н т М.Б., Б е ц к и й О.В. Миллиметровые волны и их
роль в процессах жизнедеятельности. М., 1991.
Б у д а г о в с к и й А.В. Воздействие экзогенных и эндогенных полей на метаболизм
клетки. Мат. межд. конф. «Электромагнитные излучения в биологии». Калуга, 2000: 32-36.
Э н д б е р а О.П., Ч е р н о в а Г.В. Исследование биоэффективности низкоэнергетического лазерного излучения на модельном биообъекте и некоторые актуальные вопросы
радиобиологии неионизирующих излучений. Мат. межд. конф. «Электромагнитные излучения в биологии». Калуга, 2000: 203-213.
В е н и к о в В.А. Биологические эффекты действия антропогенных электромагнитных
полей. В сб.: Электромагнитные поля в атмосфере Земли и их биологическое значение.
М., 1984, 1: 84-90.
К у з м и ч е в В.Е., К а п л а н М.А., Ч е р н о в а Г.В. Биологические эффекты
низкоэнергетического лазерного излучения и нелинейное возбуждение биомолекул. Физическая медицина, 1996, 5(1): 65-69.
З у б к о в а С.М. О механизме биологического действия излучения гелий-неонового
лазера. Биол. науки, 1978, 7: 30-37.
К у к л е в Ю.И. Физическая экология. М., 2001.
Ф р е л и х Г. Когерентные возбуждения в биологических системах. Биофизика, 1977, 4:
743-744.
Б е ц к и й О.В., К и с л о в В.В. Волны и клетки. М., 1990.
Г у р и к о в В.М., Ч у р м а с о в А.В., К а з а к о в А.В. К развитию представлений о
механизмах взаимодействия ЭМИ с живыми системами. В сб.: Новое в науке XXI века.
Нижний Новгород, 6: 8-11.
Б е р е з о в с к и й В.А., К о л о т и л о в Н.Н. Биофизические характеристики тканей человека /Под ред. П.Г. Костюк. Киев, 1990.
Н е ф ? д о в Е.И., П р о т о п о п о в А.А., С е м е н ц о в А.И. и др. Взаимодействия физических полей с живым веществом /Под ред. А.А. Хадарцева. Тула, 1995.
Х о л о д о в Ю.А. Реакции нервной системы на электромагнитные поля. М., 1975.
G r u n d l e r W., K a i s e r F., K e i l m a n n F. e.a. Mechanisms of electromagnetic
interaction with cellular systems. Naturwissenschaften, 1992, 79: 551-559.
A d e y W.R. Biological effects of electromagnetic fields. J. Cell. Biochem., 1993, 54: 410-416.
G e l e t y u k V.I., K a z a c h e n k o V.N., C h e m e r i s N.K. e.a. Dual effect of microwaves
on single Ca2+-activated K+ channels in cultured kidney cells Vero. FEBS Lett., 1995, 359: 85-88.
W a l l e c z e k J. Electromagnetic field effects on cells of the immune system: the role of
calcium signaling. FASEB J., 1992, 6: 3177-3185.
С о к о л о в П.А., Г а п е е в А.Б. Зависимость эффектов модулированных электромагнитных полей от формы модулирующего сигнала. Мат. конф. «Горизонты физикохимической биологии». Пущино, 2000.
М а р и н о в Б.С., Ч а й л а х я н Л.М. Регуляция активности супероксиддисмутазы сверхвысокочастотным излучением. Механизм действия СВЧ. Докл. РАН, 1997, 356(6): 821-824.
М а л ы ш е в В.М., К о л е с н и к Ф.А. Электромагнитные волны сверхвысоких частот и их воздействие на человека. Л., 1968.
А к о е в И.Г., А л е к с е е в С.И., Т я ж е л о в В.В. и др. Первичные механизмы
действия радиочастотных излучений. В сб.: Биологические эффекты электромагнитных
полей. Пущино, 1986: 4-14.
К р а с и л ь н и к о в П.М. Резонансное взаимодействие поверхностно заряженных
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
26.
27.
28.
29.
30.
31.
32.
33.
34.
35.
36.
37.
38.
39.
40.
41.
42.
43.
44.
45.
46.
47.
48.
49.
50.
липидных везикул с микроволновым электромагнитным полем. Биофизика, 1999, 44(6):
1078-1082.
Б о р и с о в Д.С. Информационное влияние СВЧ-излучений сверхнизких интенсивностей на
цирканнуальные ритмы одиночных насекомых и пчел. Канд. дис. Нижний Новгород, 2003.
О р л о в Б.Н., Б о р и с о в Д.С. Закономерность информационного воздействия
ЭМИ природных интенсивностей на цирканнуальные ритмы живых организмов. Диплом
на открытие № 230. М., 2003.
К а з а к о в А.В., Ч у р м а с о в А.В., О р л о в Б.Н. и др. Электромагнитные излучения как тотальный экологический фактор. Тез. докл. VI Сибирского физиологического съезда. Барнаул, 2008, 2: 44.
В л а д и м и р о в Ю.А., П о т а п е н к о А.Я. Физико-химические основы фотобиологических процессов. Уч. пос. М., 1989.
С и н е щ е к о в О.А., Л и т в и н Ф.Ф. Фототаксис микроорганизмов, его механизм
и связь с фотосинтезом. Усп. совр. биол., 1974, 78.
D i e h n B. Phototaxis and sensory transduction in Euglena. Science, 1973, 181: 4104.
С в е ч и н К.Б. Материалы к изучению путей восприятия лучистой энергии и ее влияние на организм. Тр. Днепропетровского СХИ, 1951, 4: 73-79.
Ю р к о в В.М. Влияние света на резистентность и продуктивность животных. М., 1991.
Л е о н и д о в А.В. О явлении синхронизации организма человека световыми воздействиями. Светотехника, 2006, 4: 17-23.
С у д а к о в К.В. Общая теория функциональных систем. М., 1984.
Б а т у е в А.С. Высшие интегративные механизмы мозга. Л., 1981.
Ч у р м а с о в А.В., О р л о в Б.Н. Биологическая роль оптических излучений. Нижний Новгород, 1999.
Ш а н д а Я. Свет как актиничное (фотохимически активное) излучение. Светотехника,
2006, 3: 51-53.
B r a i n a r d G.C., H a n i f i n J.P., G r e e s o n J.M. e.a. Action spectrum for melatonin regulation in humans: evidence for a novel circadian photoreceptor. J. Neurosci., 2001,
21: 6405-6412.
T h a p a n K., A r e n d t J., S k e n e D.J. An action spectrum for melatonin suppression: evidence
for a novel non-rod, non-cone photoreceptor system in humans. J. Physiol., 2001, 535: 261-267.
S t e v e n s R.G. Circadian disruption and breast cancer: from melatonin to clock genes. Epidemiology, 2005, 16: 254-258.
B r a i n a r d G.C., H a n i f i n J.P. Photons, clocks, and consciousness. J. Biol. Rhythms,
2005, 20(4): 314-325.
K l e i n D.C., S m o o t R., W e l t e r J.L. e.a. Lesions of the paraventricular nucleus area
of the hypothalamus disrupt the suprachiasmatic spinal cord circuit in the melatonin rhythm
generating system. Brain Res. Bull., 1983, 10: 647-652.
К о ж е в н и к о в а Н.Ф., А л ф е р о в а Л.К., Л я м ц о в А.К. Применение оптического излучения в животноводстве. М., 1987.
К о в а л е н к о О.Ю. Облучение сельскохозяйственных животных для увеличения их
продуктивности. Светотехника, 2004, 5: 20-22.
К а н с в о л ь Н. Больше света в коровник! Новое сельское хозяйство, 2006, 1: 58-62.
Ч у р м а с о в А.В., К а з а к о в А.В. Влияние регулируемого оптического излучения
различных диапазонов на продуктивность и поведение КРС. Нижний Новгород, 1995.
О р л о в Б.Н., Ч у р м а с о в А.В., К а з а к о в А.В. и др. Влияние электромагнитных излучений УФ и СВЧ-диапазонов на физиологические показатели и продуктивность
молодняка крупного рогатого скота. Аграрная наука, 2007, 7: 32-34.
К а з а к о в А.В., С е д о в И.Л. Световой период при выращивании кур-несушек.
Птицеводство, 2008, 9: 41.
К а з а к о в А.В., О р л о в Б.Н. Влияние светового режима на рост и развитие молодняка сельскохозяйственных животных и птицы. Зоотехния, 2008, 10: 26-28.
ФГОУ ВПО Нижегородская государственная
сельскохозяйственная академия,
Поступила в редакцию
18 мая 2009 года
603107 г. Нижний Новгород, пр. Гагарина, 97,
e-mail: [email protected]
BIOLOGICAL ROLE OF ELECTROMAGNETIC RADIATION
OF OPTICAL AND RADIO-FREQUENCY RANGES
A.V. Kazakov, B.N. Orlov, A.V. Churmasov
Summary
On the basis of data of literature and own investigations the authors analyzed the general
characteristics of electromagnetic radiations (EMR) and their influence on living systems, and also
the effect of different EMR ranges and radiation regimes with use of different sources on practical
important parameters of agricultural animals.
17
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ БИОЛОГИЯ, 2009, № 6
УДК 579.869.1:56:575.829
Посвящается памяти Николая Кузьмича Верещагина ? биолога-охотоведа, палеозоолога, доктора биологических наук,
профессора, заслуженного деятеля науки
России, почетного председателя Мамонтового комитета Российской академии
наук.
К ФОРМИРОВАНИЮ БАКТЕРИЙ РОДА Listeria В ЭПОХУ ПОЗДНЕГО
ПЛЕЙСТОЦЕНА: ФАКТЫ И ГИПОТЕЗЫ
В.И. ФЕРТИКОВ1, А.Н. ТИХОНОВ2, Е.М. ХРИПУНОВ3, И.Ю. ЕГОРОВА3
На основе обсуждения палеозоологических, палеонтологических и палеогеографических
данных, характеризующих образование эколого-адаптивных механизмов у листерий, предложена
гипотеза эволюции листерий и формирования у них свойств современных видов.
Ключевые слова: листерии, адаптация, изменение климата.
Key words: Listeria, adaptation, climate fluctuation.
В природе существует огромное разнообразие микроорганизмов, из
которых в настоящее время известно не более 5-7 %. Бактерии составляют
их наиболее древнюю и многочисленную группу, возникшую примерно за
3-4 млрд лет до появления высших растений и животных. Первые формы
микроорганизмов были исключительно свободноживущими (почвенные или
водные сапрофиты). Возникновение более сложных форм жизни обусловило необходимость взаимодействия между ними и бактериями и привело
к формированию новых взаимосвязей и взаимоотношений симбиотического и паразитического характера. Самый древний след подобной активности ? поражение позвонка динозавра, найденного в палеозойских отложениях (300 млн лет назад). В отложениях мезозоя (100 млн лет назад)
на позвоночнике крокодила обнаружены следы туберкулезного поражения
(1). Бактерии заселяли поверхностные и внутренние экологические ниши
других организмов, формируя новые экосистемы и играя определенную
роль в естественном отборе животных и человека (2). Эволюция микроорганизмов, в частности их адаптация к многоклеточным организмам и паразитическому образу жизни, по мнению Л.П. Титова с соавт. (3), происходила в следующем направлении: свободноживущие сапрофиты, комменсалы и симбионты, внеклеточные, внутриклеточные и внутригеномные паразиты. В результате экологической эволюции на определенных территориях сформировались достаточно прочные (замкнутые или открытые) циклы циркуляций паразитических микроорганизмов в разнообразных популяциях животных. Можно предположить, что среди этих паразитирующих
форм были и предшественники листерий, которые в настоящее время широко распространены в природе и как сапрофиты, и как патогены животных. Имеются сведения о выделении палочковидных форм бактерий (в том
числе грампозитивных, к которым относятся листерии) из останков магаданского мамонтенка, погибшего 26 тыс. лет назад. Обнаруженные бактерии имели тот же размер и сходное строение поверхностных структур, что
и некоторые современные бактерии ? Escherichia coli, Bacillus subtilis, Pseudomonas aeruginosa и др. (4).
В «Определителе бактерий Берджи» (5) род Listeria отнесен к царству
Бактерии, отделу Firmicutes, ко II классу Bacilli, порядку Bacillales, семейству
18
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
Listeriaceae и включает 6 видов: L. monocytogenes, L. ivanovii, L. seeligeri, L. welshimeri, L. innocua и L. grayi. На начальных этапах изучения листерий этот род
включал лишь один вид ? L. monocytogenes. Впоследствии были накоплены
многочисленные данные о выделении листерий с различными биологическими свойствами, на основании чего в конце 1980-х годов сформировалась
приведенная выше окончательная классификация рода Listeria.
Из перечисленных видов L. monocytogenes патогенна для животных и
человека, L. ivanovii ? только для животных. Этиологический статус L. seeligeri до сих пор остается неясным, хотя в литературе имеются сведения о
выделении этого микроорганизма из трупа человека, а также у больных с
диагнозами ангина, менингит, инфекционный мононуклеоз, сепсис (6).
Остальные три вида (L. welshimeri, L. innocua и L. grayi) непатогенны для
животных и человека и широко распространены в природе. Существование в настоящее время паразитических и сапрофитических видов листерий, возможно, объясняется тем, что дивергенция (отделение) разных видов от общего предка проходила в разные периоды.
Ввиду того, что опасность для человека и животных представляет
только вид L. monocytogenes, на нем проводили основные исследования
биологических свойств листерий.
Э в о л ю ц и о н н о - а д а п т и в н ы е п р и з н а к и L. m o n oc y t o g e n e s. Благодаря тому, что листерии обладают высокой экологической пластичностью и двойственной сапрофитно-паразитарной природой,
они могут существовать в эндотермных и эктотермных организмах, растительных объектах, в почвенной и водной среде. В почве в зависимости от содержания гумуса, влажности и показателя рН происходит их активное размножение весной и осенью с перерывом летом. В хвойных лесах при почвенном рН 3,3-4,6 бактерии не размножаются, на полях без культивации остаются активными при рН 4,8-7,6. Листерии выделяли из растений, иксодовых клещей, 103 видов теплокровных и холоднокровных животных, обитающих во всех ландшафтных зонах, морских и речных системах, из ила и пыли.
Один из эволюционных приспособительных механизмов, позволяющий листериям переживать неблагоприятные условия, ? способность сохраняться в
покоящихся цистах простейших (инфузорий), что служит проявлением симбиотических взаимоотношений по принципу «паразит?хозяин».
К эволюционно-адаптивным признакам листерий можно также отнести то, что при резком изменении средообразующих характеристик (температуры, влажности, состава питательных веществ и др.) они вырабатывают слизеподобную капсульную субстанцию, сохраняются и даже размножаются при пониженных температурах (группа психрофильных бактерий). В культурах некоторых штаммов после воздействия морской водой
наблюдали 92,6 % капсулированных клеток. В зимний период L. monocytogenes остается жизнеспособной при температуре от ?2 до ?25 °С в течение
130 сут, во льду ? до 2,5 лет; в морской и речной воде листерии размножаются при температуре от 1,5 до 44,0 °С. В талой пресной воде скорость
роста бактериальной массы может увеличиваться в 2 раза. Кроме того, свидетельством высокой пластичности листерий служат данные о способности
размножаться в присутствии высоких (до 20 %) концентраций солей, в то
время как другие виды сапрофитных бактерий не выдерживают образующегося в морском льду повышенного уровня солености (7-12).
Адаптация L. monocytogenes и L. ivanovii к макроорганизму привела
к возникновению у животных и человека сапрозоонозной инфекции ? листериоза, характеризующегося многообразием клинических форм и бессимптомным носительством (13). Листериоз человека входит в группу пищевых
19
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
токсикоинфекций. По числу выявленных случаев он значительно уступает
таким пищевым инфекциям, как сальмонеллез и кампилобактериоз, но
превосходит их по летальности (20 %) и тяжести клинического течения.
В настоящее время листерии распространены во всем мире (Европа, Азия, Северная Америка, Африка) в различных климатических поясах
и даже за полярным кругом, а листериоз как заболевание зарегистрирован
в 56 странах. Первые сообщения о листериозе среди диких животных, в
частности в популяциях песчанок (болезнь реки Tiger) в Южной Африке,
описаны J.Y.Y. Pirie в 1927 году (14). В дальнейшем (работы, проведенные
в большинстве случаев зарубежными исследователями) листерий обнаружили у енотовидной собаки, разновидностей мышей, косули, белохвостого
оленя, лани, ламы, жирафа и др.
Учитывая отсутствие в доступной отечественной литературе данных
о выделении листерий от диких животных на территории Российской Федерации, мы провели мониторинговые исследования фекалий диких парнокопытных в охотничьих угодьях некоторых областей Центрального региона России (табл. 1). Кроме того, при мониторинге распространения
листерий у дикой фауны в водах Шошинского плеса Иваньковского водохранилища весной 2009 года мы обнаружили трупы четырех пятнистых оленей, утонувших осенью 2008 года. Методом полимеразной цепной реакции
в тканях двух были выявлены фрагменты генома L. monocytogenes, а при
бактериологическом исследовании одного из них изолировали культуру возбудителя листериоза.
1. Листерионосительство у видов диких парнокопытных животных в Центральном регионе России (январь?март 2009 года)
Место отбора проб
Калужская область,
Федеральный республиканский
заказник «Таруса»
Московская и Тверская области,
Национальный парк «Завидово»
Владимирская область
Суздальское государственное
опытно-охотничье хозяйство
Вид животного
Кабан
Пятнистый олень
Марал
Кабан
Пятнистый олень
Марал
Лось
Кабан
Пятнистый олень
Лось
Число
проб
36
153
5
39
97
82
9
25
55
2
Выявлено листерионосителей
всего листерионосительство, %
1
4
0
1
1
2
0
3
3
0
2,78
2,61
0
2,56
1,03
2,44
0
12,00
5,45
0
Таким образом, изучение экологии листерий (ареал, взаимодействие
в системах паразит?окружающая среда и паразит?макроорганизм) показывает, что их адаптационные механизмы позволяют размножаться в различных условиях и средах обитания, создавать стационарную природную очаговость болезни (15-17). Безусловно, формирование эколого-адаптивных
механизмов, позволяющих L. monocytogenes переживать неблагоприятные
воздействия, формировались в течение длительного исторического периода.
Условия формирования эколого-адаптивных
м е х а н и з м о в у л и с т е р и й в э п о х у п о з д н е г о п л е й с т оц е н а (В а л д а й с к о е о л е д е н е н и е). В задачу настоящей статьи
не входит изложение всех известных положений об истории четвертичного
периода ? мы будем рассматривать имеющиеся факты эволюции экологической адаптации листерий в связи с временными, климатическими и физико-географическими характеристиками Валдайского оледенения (рис. 1).
Образование Валдайского, Европейского (вюрм) и Висконсинского
оледенения в Северной Америке вызвало понижение уровня Мирового океана
на 130-150 м, вследствие чего Британские острова, Сахалин и Японские острова составляли одно целое с Евразийско-Американским материком. Зона
20
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
тундростепей распространялась от Британской равнины через Среднюю
Европу, Русскую равнину до Сахалина и Японии, на северо-востоке полностью захватывала Таймыр, Новосибирские острова, острова Франца-Иосифа, Аляску. Климат этого периода характеризовался малоснежной суровой зимой и холодным солнечным летом. Под воздействием климатических изменений и ледников возникли аридные приледниковые ландшафты ? тундростепи, которые включали в себя элементы степной и тундровой растительности. Лессовые пылевые отложения обогащали почвы тундростепи, способствуя образованию мощной травянистой растительности
под действием активной солнечной радиации, что в дальнейшем привело
к формированию современных степей и черноземов. Сосна и береза первыми осваивали площади, освобождающиеся от ледников. Формирование
хвойных и широколиственных лесов с участием березы, ольхи, лиственницы происходило только по долинам рек (19).
Состав поздней
мамонтовой фауны по
типу питания делился
на две большие группы ? травоядных и хищников (плотоядных),
живущих за счет первых. Характерными для
тундростепи были примерно 50 видов животных (20). Так, из позднего плейстоцена в голоцен перешли почти
без заметных морфологических изменений
Рис. 1. Валдайское оледенение (по Д.Д. Квасову, 1975) (18):
из травоядных ? бла1 ? максимальная стадия (17,0-15,0 тыс. лет назад), нагородный, пятнистый и
чальный период отступления ледников (16,0 тыс. лет назад);
северный олень, лось,
2 ? вепсовская стадия (15,5-14,5 тыс. лет назад); 3 ? стадия
косуля, кабан, сайгак,
салпаусселькая (11,8-10,2 тыс. лет назад); 4 ? современная стадия.
из хищников ? волк,
лисица, песец, росомаха, рысь, ряд видов грызунов.
В эпоху четвертичного периода (Рисс-Вюрм ? потепление с исчезновением ледников на равнинах, длившееся примерно 50 тыс. лет) происходила смена целых фаунистических комплексов. Волжская (хазарская)
степная фаза развития заменялась тундростепной (мамонтовой), которая
длилась до начала голоцена. В этот период мамонты (мамонтовая фауна) в
разное время заселяли всю Европу, Кавказ, северную половину Азии и
часть Северной Америки, костные остатки этих животных находят в Атлантике в районе Нью-Йорка, на банках Северного моря.
Н.К. Верещагин (20-26) в своих работах обосновал тот факт, что
изменения климата, рельефа, гидрографии, растительности, таяние ледников на всех континентах привели к гибели мамонтовой фауны. Известны
ее прирусловые кладбища на крупных реках европейской части России, в
Сибири и на Дальнем Востоке. Считается, что в основном гибель мамонтов происходила при переходах по непрочному льду рек, стариц, озер. В
то же время палеонтологические данные о гибели парнокопытных и накоплении в кладбищах их останков немногочисленны.
В настоящее время Иваньковское водохранилище (1937 год) с Шо21
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
шинским плесом на реке Волге можно рассматривать как модель «Тверского озера с Шошинским заливом» эпохи позднего плейстоцена (18, 27).
Шошинский плес (8,2 тыс. га) с островами входит в состав национального
парка. Острова в летне-осенний период используются парнокопытными
(лось, марал, пятнистый олень, кабан) как места спаривания и выращивания молодняка. Поздней осенью по первому льду звери начинают с островов переходить в основной лесной массив к подкормочным площадкам.
При фронтальных раннеосенних антициклонах с температурой от ?10 до
?15 °С и безветренной погодой на короткое время возникает «элемент
аридности» (низкие температуры, солнечно и безветренно), Шошинский
плес покрывается очень гладким льдом, на котором полностью отсутствует
снежный покров. У парнокопытных при выходе на такой скользкий лед
происходят разрывы паховых и тазобедренных связок и мышц, вывихи суставов, звери не могут встать и гибнут (по 10-15 особей за одну-две ночи).
При отсутствии элемента аридности, то есть при теплой погоде и наличии
снежного покрова на тонком льду, животные проваливаются в полыньи и
также гибнут (в этом случае ? единичные особи). Очевидно, так в «мамонтовых кладбищах» тысячелетиями накапливались останки копытных.
Можно предположить, что перемещение этих трупов весной по приледниковым водным системам к устьям рек, на побережье морей и океанов
стало одним из путей распространения сапрофитной микрофлоры по морской литорали.
Проводя раскопки и обработку материалов «мамонтовых кладбищ»,
палеонтологи смогли установить примерную численность некоторых обитавших в четвертичный период видов животных. В частности, на основе
архивных записей о продажах мамонтовой кости (бивни мамонта) в Восточной Сибири, а также данных раскопок и находок остатков мамонтовой
фауны Н.К. Верещагин (24) оценил примерную численность мамонтов.
По его данным, на протяжении последних 50 тыс. лет ледниковой эпохи
на крайнем северо-востоке Сибири жило около 200 млн мамонтов. Каждый день мамонту требовалось примерно 300-400 кг растительной массы. В
степях паслись сотенные косяки лошадей, ослов, тысячные стада бизонов,
сайгаков, а ближе к ледникам передвигались бесконечные стада северных
оленей. Всех этих животных, включая другие виды, обеспечивала кормами
тундростепь с мощным травостоем из осок, злаков, полыней, пушицы, других растений и лишайников. Под их воздействием формировался гумусный
слой степей. Хищникам в этот период также было достаточно пищи.
В Геохронологической лаборатории штата Аризона (США) изучили
содержание 14С в костных остатках большого числа вымерших видов зверей
из различных отложений и захоронений. Оказалось, что существовало несколько волн интенсивного вымирания мамонтовой фауны ? 40 тыс., 13-8
тыс. и 4-0,4 тыс. лет назад. Они совпадали с периодами потепления климата,
увеличением количества осадков и скорости таяния ледников, образованием
приледниковых озер и рек, поднятием уровня Мирового океана на 50-80 м.
При таянии ледников и повышении уровня Мирового океана ряд
приморских низменностей (включая Берингию с ее миллионами лошадей,
бизонов и тысячами мамонтов) были затоплены. Сформировалась поверхность Земли в ее современном виде, отраженном на физико-географических
картах. Сухопутная связь Евразии с Америкой через Берингию была прервана. Теплые зимы начали приносить многоснежье, гололеды и наледи,
резко сокращалась возможность добычи корма растительноядными, что вело к перестройке всего фаунистического комплекса.
Потепление вызвало резкое изменение ландшафтов. Вместо продук22
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
тивных травянистых тундростепей формировались замшелые заозеренные
тундры с обилием мхов и осок, болота с мириадами комаров, препятствовавших нагулу. В настоящее время эти жесточайшие условия тундры выдерживают лемминги, песцы и северные олени при условии миграции из
лесотундры на побережье Ледовитого океана (25, 26, 28).
Для более полной фаунистической характеристики четвертичного периода необходимо хотя бы схематично рассмотреть воздействие ледников на
образование внутренних водных систем (рек, озер, морей) и степень их засоленности. Установлено, что вследствие скопления в ледниках значительной
части воды, участвующей в планетарном водообороте, снижался уровень Мирового океана. Кроме того, под влиянием оледенения происходили наиболее
важные тектонические и изостатические движения позднечетвертичного периода ? опускание и поднятие территорий, покрытых ледником.
Д.Д. Квасов (18) считает основными факторами развития озерных
водных бассейнов Европы в позднечетвертичное время перестройку рельефа и гидрографической сети, вызванную непосредственно Валдайским оледенением; смену климата, который в период максимального оледенения, и
в особенности в период позднего Сартанского оледенения (Вюрма), был
сухим; изостатическое движение (в районе Балтийского и Белого морей,
Ладожского и Онежского озер); изменение уровня Мирового океана (для
Черного, Азовского, Балтийского, Белого морей) и рельефа дна Манычской долины, Керченского, Черноморских, Датских, Средне-Шведских проливов и горла Белого моря, а также водно-солевого режима Каспийского,
Азовского, Черного и Балтийского морей.
Представленные
данные о позднечетвертичном времени свидетельствуют, что на всех
этапах на больших территориях изменялся климат и характеристики
физико-географической
среды, растительного и
животного мира, водных
и водно-солевых бассейнов. Происходили процессы вымирания прежних и образования новых видов, их расселеРис. 2. Схема обмена энергии и вещества между биогеоценония, приспособления сузом и окружающей средой (с участием Listeria spp.) в поздществующих к новым
нем плейстоцене и голоцене (по материалам ссылок 19, 25,
29-31 с нашими дополнениями).
условиям, формировались новые биогеоценозы, в которых активно участвовали и микроорганизмы (рис. 2).
Значительные изменения затронули растительные сообщества. Территория последнего Валдайского оледенения на протяжении всего четвертичного периода (вплоть до конца плейстоцена) претерпевала сложные геологические изменения, вследствие чего многократно сменялось действие
различных по происхождению флорогенетических факторов ? от субтропических до арктических и от континентальных до океанических. Здесь в
течение всего позднего ледниковья происходили активные процессы формирования флористических комплексов Восточно-Европейской равнины
(32). В то же время шли и обратные процессы приспособления уже сфор23
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
мировавшихся видов к новым условиям конца плейстоцена и начала голоцена. Так, многие группы мхов и сосудистых растений, найденных в кишечнике мамонтенка, погибшего в долине ручья Киргилях в Магаданской области (33), в настоящее время широко распространены в европейской и азиатской частях России (в частности, встречаются на территории Национального
парка «Завидово» в Московской и Тверской областях) (табл. 2).
Таким образом, возможна следующая рабочая гипотеза, рассматривающая процесс формирования листерий в эпоху плейстоцена.
2. Зона распространения видов растений из кишечника мамонтенка, найденного в долине ручья Киргилях (Магаданская обл.), которые также встречаются на территории Национального парка «Завидово» (Московская и
Тверская обл.) (цит. по 33; с нашими дополнениями)
Вид
Распространение
общее
в НП «Завидово»
Мхи
Aulacomnium sp.
ЕР, АР (распространен широко)
Встречается часто
Bryales indet.
ЕР, АР (распространен широко)
Встречается часто
Calliergon sp.
ЕР, АР (распространен широко)
Встречается часто
Helodium sp.
ЕР, АР (встречается чаще на севере) Встречается редко
Plagiomnium affine (Blandow ex Funck)
ЕР, АР (распространен широко)
Встречается часто
T.J. Kop. (Mnium affine Bland.)
Pleurozium sp.
ЕР, АР (распространен широко)
Встречается очень часто
Сосудистые растения
Carex sp.
ЕР, АР (распространен широко)
Встречается часто
Potentilla sp.
ЕР, АР (распространен широко)
Встречается часто
Ranunculus sp.
ЕР, АР (распространен широко)
Встречается часто
Ranunculus aff. flammula L.
ЕР, АР (распространен широко)
Встречается очень часто
Rumex acetosella L.
ЕР, АР (распространен широко)
Встречается очень часто
Selaginella aff. sibirica (Milde) Hieron.
АР (Сибирь, Дальний Восток)
Не встречается
П р и м е ч а н и е. ЕР ? Европейская Россия, АР ? Азиатская Россия, НП ? национальный парк.
Вследствие аридности климата увеличился поток солнечной радиации, особенно в летний период, что ускоряло развитие травостоя в тундростепи и, как следствие, обусловило высокую численность млекопитающих мамонтовой фауны, а также образование в почве мощного гумусного
горизонта. В то же время летняя солнечная радиация губительно действовала на листерий, которые в процессе эволюции приспособились к активному размножению весной и осенью (в периоды низких температур и
уменьшения радиации), а также к существованию в растительном и гумусном слоях, защищающих их от радиации.
Условия длительных природных циклов четвертичного периода,
огромная численность животных мамонтовой фауны способствовали формированию экологической пластичности и двойственной сапрофитно-паразитарной природы некоторых видов Listeria spp., что через носительство
обеспечило их переход из плейстоцена в голоцен.
Более активное размножение листерий в пресной воде, чем в соленой, служит свидетельством в пользу их изначальной «пресноводности» и
вторичного приспособления к условиям засоленности, которое, возможно,
происходило в период раннего голоцена (10,2-7,9 тыс. лет назад), когда
менялась соленость водных бассейнов. Например, соленость Каспия резко
возросла в результате прорыва соленых вод из Арало-Сарыкамышского
бассейна, а в европейской части России ? в связи со вторжением морской воды в Балтийскую котловину, поднятием уровня Мирового океана и
последующим образованием соленых Черного и Азовского морей в их современных границах.
При образовании в четвертичный период кладбищ мамонтовой фауны приледниковые реки выносили трупы с сапрофитной микрофлорой в
литоральную зону морей (океанов), где в дальнейшем они использовались
24
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
эврибионтными организмами. Этот процесс происходил на всех континентах в ареале мамонтовой фауны, что подтверждается широким распространением Listeria spp. в биоте континентов и морей.
Итак, рассматривая становление экологической пластичности Listeria
monocytogenes, необходимо отметить, что она была сопряжена с процессами
фауногенеза, происходившими под воздействием климатических и физикогеографических пассажей четвертичного периода. Этим обусловлена целесообразность исследований фонотипических (прямых) механизмов экологической трансформации всего рода Listeria, связанных с факторами внешней среды и генетической структурой популяций.
Авторский коллектив выражает благодарность кандидату биологических наук, доценту Тверского государственного университета А.А. Нотову за консультации
по мхам и сосудистым растениям.
ЛИТЕРАТУРА
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
20.
21.
22.
23.
24.
25.
26.
27.
28.
? л к и н И.И. Очерки теории эпидемиологии. М., 1960: 9-14.
П о з д е е в О.К. Медицинская микробиология. М., 2006.
Т и т о в Л.П., В о т я к о в В.И., К о ж е м я к и н А.К. и др. Эволюция микробов и
ее медицинское значение. Здравоохранение, 2002, 8: 30-35.
Ш о ш а н и Дж., Г у д м а н М. и др. Клетки крови и белки мамонтенка, ультраструктура тканей и иммунодефицитное сравнение Mammuthus с ныне живущими Paenunguata. Магаданский мамонтенок. Л., 1981: 191-263.
Определитель бактерий Берджи. Т. 2. М., 1997: 574.
К р а с о в с к и й В.В. Листериозная инфекция на Украине. Кишечная картина заболевания. /http//www.ecologylife.ru/simpozium/listerioznaya-infektsiya-na-ukraine.html. 19.09.2008.
Б а к у л о в И.А. Листериоз сельскохозяйственных животных. М., 1967.
Х а у с м а н К. Протозоология. М., 1988.
М у х и н а Л.Б., Д м и т р и е в а Е.Ю. Организация контроля за распространением
возбудителя листериоза на рыбоперерабатывающих предприятиях РФ. СПб, 2003: 7.
Б у з о л е в а Л.С., Т е р е х о в а В.Е. Выживаемость и адаптивная изменчивость штаммов Listeria monocytogenes в морской и речной воде. Ветеринарная патология, 2004, 4: 31-35.
К о р е н б е р г Э.И. Преадаптивное происхождение возбудителей природноочаговых
зоонозов. Усп. совр. биол., 2005, 125(2): 131-139.
П у ш к а р е в а В.И. Паразитизм в простейших как стратегия существования патогенных бактерий в почвах и водоемах. Усп. совр. биол., 2006, 126(4): 323-333.
Б а к у л о в И.А., В а с и л ь е в Д.А., К о л б а с о в Д.В. и др. Листерии и листериоз. Ульяновск, 2008.
P i r i e J.Y.Y. A new disease of wild rodents «Tiger River disease». Publication of the South
African Institute for Medical Research, 1927, 3: 163-186.
Г р о м а ш е в с к и й Л.В. Общая эпидемиология. М., 1949.
С е р г и е в В.П., Т р е т ь я к о в А.Д. Инструкция о мероприятиях по профилактике
и борьбе с листериозом животных. М., 1987: 61-67.
Б а к у л о в И.А., В а с и л ь е в Д.А. Листериоз как пищевая инфекция. Вопросы
диагностики и профилактики. Ульяновск, 1991: 78.
К в а с о в Д.Д. Позднечетвертичная история озер и внутренних морей Восточной Европы. Л., 1975: 219-235.
В а л ь т е р Г. Растительность земного шара. М., 1974. Т. 2: 260-263.
В е р е щ а г и н Н.К. От ондатры до мамонта (Путь зоолога). СПб, 2002: 219-268.
В е р е щ а г и н Н.К. Великие «кладбища» животных в долинах рек Русской равнины.
Природа, 1953, 12: 60-65.
В е р е щ а г и н Н.К. Охоты первобытного человек и вымирание плейстоценовых млекопитающих в СССР. Тр. зоол. ин-та АН СССР. Л., 1971. Т. 69: 200-231.
В е р е щ а г и н Н.К. О происхождении мамонтовых кладбищ. Природная обстановка
и фауна прошлого (Киев), 1972, 6: 11-30.
В е р е щ а г и н Н.К. Гибель мамонтовой фауны в плейстоцене. Природа, 1977, 9: 90-95.
В е р е щ а г и н Н.К. Почему вымерли мамонты. Л., 1979.
В е р е щ а г и н Н.К., М а к е е в Ю.А. Происхождение и история северного оленя.
В сб.: Северный олень в России 1982-2002 гг. М., 2003: 16-33.
Ф е р т и к о в В.И. Национальный парк «Завидово». М., 1998.
Ф е р т и к о в В.И., Т и х о н о в А.А., Н о в и к о в Б.Д. Современное состояние
популяций и численность диких северных оленей в России. В сб.: Северный олень в
25
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
России 1982-2002 гг. М., 2003: 56-73.
29. Ф л е р о в К.К. Млекопитающие и природная среда плейстоцена. Природа, 1977, 9: 50-56.
30. С у к а ч е в В.Н. Основы теории биогеоценологии. В юбилейном сб. АН СССР, посвященном Октябрьской революции. М.-Л., 1947: 30-46.
31. Д ы л и с С.В. Основы биогеоценоза. М., 1978: 6-123.
32. М и н я е в Н.А. История развития флоры северо-запада европейской части РСФСР с
конца плейстоцена. Л., 1966: 38.
33. Н и к и т и н В.П. Остатки растений из кишечника мамонтенка. В сб.: Магаданский
мамонтенок. Л., 1981: 242-289.
1Национальный
парк «Завидово»,
171274 Тверская обл., Конаковский р-н, пос. Козлово,
Государственный комплекс «Завидово» ФСО России;
2Зоологический институт РАН,
Поступила в редакцию
15 сентября 2009 года
199034 г. Санкт-Петербург, Университетская наб., 1;
3ГНУ Всероссийский НИИ ветеринарной
вирусологии и микробиологии Россельхозакадемии,
601120 Владимирская обл., г. Покров,
e-mail: [email protected]
ON THE OCCASION OF FORMATION OF BACTERIA OF Listeria
GENUS IN EPOCH OF LATE PLEISTOCENE: THE FACTS AND
HYPOTHESIS
V.I. Fertikov1, A.N. Tikhonov2, E.M. Khripunov3, I.Yu. Egorova3
Summary
On the basis of discussion of the data of paleozoology, paleontology and paleogeography,
characterized the appearance of ecologo-adaptive mechanisms in Listeria, the authors presented the
hypothesis on listeria evolution and the formation in them the properties of modern species.
Новые книги
Т о з л и я н К.М., Г р и г о р ь е в Ю.Н.,
О с а д ч а я О.Ю. Селекционная и технологическая модернизация стад коров интенсивного молочного типа. Дубровицы: ВНИИ
животноводства, 2008, 192 с.
Проблема повышения продуктивности молочного скота включает в
себя широкий круг задач биологического,
технического и организационно-хозяйственного характера. К их числу в первую
очередь относятся селекция, кормление,
эксплуатация животных и менеджмент.
Сегодня сельскохозяйственному производству требуются качественно новые
руководители, специалисты и работники,
в совершенстве владеющие организацией
и технологией современного производства. В книге рассмотрен комплекс вопросов по данному направлению с учетом
многолетнего опыта авторов по созданию
высокопродуктивных молочных стад (коров с удоем 7000-8000 кг и более в год).
На примере достижений племзавода «Русь»
Домодедовского района Московской области критически рассматриваются наиболее распространенные приемы эксплуатации голштинизированных коров чернопестрой породы, даются научно обоснованные рекомендации по увеличению удоев,
улучшению качества продукции, повышению рентабельности отрасли. Опыт одного из лучших хозяйств Московской облас-
26
ти можно рекомендовать к внедрению как апробированную эффективную модель по созданию высокопродуктивных стад в современных
условиях в рамках реализации проекта «Развитие АПК». Книга предназначена для специалистов и работников сельскохозяйственного производства в области животноводства.
К л е н о в и ц к и й П.М., Б а г и р о в В.А.,
З и н о в ь е в а Н.А. и др. Цитогенетика животных. М.: РАСХН, 2008, 81 с.
В книге изложена процедура получения препаратов хромосом, адаптированная к
разным видам домашних животных. Приведены протоколы окраски хромосом. Описан метод полуавтоматического анализа хромосом на
основе совместимых с Windows программ обработки изображений. Публикация представляет
собой обобщенную сводку по кариотипам домашних животных и птицы, а также родственных им видов, включая материалы авторов и
данные других исследователей. Представлены
сведения о хромосомном наборе 20 видов млекопитающих и 3 видов птицы. Описаны видовые
особенности хромосомной изменчивости и основные типы хромосомных аномалий у животных. Определены группы риска, изложены
принципы профилактики хромосомных аномалий. Книга предназначена для зоотехников,
ветеринаров и биологов, занимающихся цитогенетическим мониторингом в животноводстве, а
также студентов и аспирантов зооветеринарных и
биологических специальностей.
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ БИОЛОГИЯ, 2009, № 6
УДК 636.03:599.735.52:636.013:636.082.26
РАЦИОНАЛЬНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ГЕНЕТИЧЕСКИХ РЕСУРСОВ
И ГИБРИДИЗАЦИЯ В КОЗОВОДСТВЕ
В.А. БАГИРОВ, П.М. КЛЕНОВИЦКИЙ, Ш.Н. НАСИБОВ, Б.С. ИОЛЧИЕВ,
Н.А. ЗИНОВЬЕВА, Л.К. ЭРНСТ, И.В. ГУСЕВ, В.П. КОНОНОВ
Приведены данные мониторинга численности и продуктивности коз в России и мире.
Описаны современные зоологические и хозяйственная классификации коз. Рассмотрены вопросы
использования диких видов как резерва развития козоводства в России посредством их одомашнивания и гибридизации с Capra hircus. Получены гибриды домашней козы и сибирского козерога
и изучены их биологические особенности.
Ключевые слова: гибридизация, состояние козоводства в мире и в России, кариотип
коз, происхождение коз, систематика коз.
Key words: hybridization, livestock and efficiency of goats in the world and in Russia, a
karyotype of goats, an origin of goats, systematisation of goats.
Коз, одомашненных 8-9 тыс. лет до н.э., в настоящее время разводят во всех зонах проживания человека, что обусловлено толерантностью
этих животных к природно-климатическим условиям обитания, нетребовательностью к кормам, высокой резистентностью к ряду заболеваний ?
туберкулезу, чесотке, оспе (1).
Молочное козоводство ? одна из эффективных отраслей животноводства: у специализированных пород продуктивность за лактацию достигает
800-1000 кг и более (при меньшей себестоимости козьего молока по сравнению с коровьим, в том числе при меньших затратах кормов и труда). Козье
молоко, как известно, относится к ценным продуктам питания человека и
занимает особое место в питании детей. Молочное козоводство хорошо развито во Франции, Голландии, Чехии, США (2). Россия импортирует значительную долю козьего молока из европейских стран при большом спросе на
этот продукт. У нас в стране имеется лишь несколько крупных козоводческих
хозяйств, несмотря на то, что разведение коз экономически более эффективно, особенно для небольших хозяйств и в частном секторе.
Козлятина по вкусовым и
питательным качествам сходна с бараниной, а говядину даже несколько
превосходит. Мясо коз довольно высоко ценится гурманами. На мировом рынке его стоимость за 1 кг
живой и убойной массы достигает
соответственно 42-79 центов и 1,24Рис. 1. Распределение современных пород коз в
1,58 доллара. Козлятина может слузависимости от направления продуктивности: 1жить хорошим резервом обеспече8 ? соответственно молочные, мясные, шерстные, пуховые, мясошерстные, молочно-мясния населения высококачественныные, мясокожевенные, шкурковые.
ми мясными продуктами.
В настоящее время насчитывается, по разным данным, от 236 до
500 пород коз (3). Из нескольких существующих классификаций этих пород главных две ? производственная и зоологическая. Производственная
определяется основным целевым продуктом разведения. По направлению
продуктивности выделяют специализированные (молочные, мясные, пуховые, шерстные, шкурковые, парковые) и комбинированные (молочно-мясные, мясошерстные и шерстно-мясные, мясошерстно-молочные, мясокожевенные) породы.
27
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
Лидирующее место в мире принадлежит молочным и комбинированным молочно-мясным породам ? соответственно 35 и 19 % от общего
числа пород (рис. 1) (4). При этом по численности в Европе преобладают
молочные (66,4 %) и молочно-мясные (15,9 %) породы коз, в Азии ?
комбинированные (более 50 %), в Африке ? мясные.
По данным FAO (5), с 2000 по 2007 год поголовье коз в мире увеличилось на 17,0 % и составило более 850 млн гол. В России в последнее
время происходило сокращение поголовья, и в 2007 году численность коз
составила 2 млн 166 тыс. 536 гол. (рис. 2). В Европе отмечают ту же тенденцию, а в Азии, Африке и Америке наблюдается положительная динамика численности этих животных.
Поскольку, как мы
уже отмечали, в мире лидирующие место по численности занимают молочные породы коз, растет производство козьего молока: в 2007
году ? 14,8 млн т, что на
17 % больше, чем в 2000
году (см. рис. 2). В Российской Федерации в 2007 году
по сравнению с 2000 объем
производства снизился на
18 % (см. рис. 2). Сходную
тенденцию регистрируют в
Европе, рост производства козьего молока наблюдается в
Африке, Азии и Америке.
По данным FAO, то
же отмечают по производству
козлятины в мире (2002-2007
годы) (3). В нашей стране
ее доля крайне невелика, а
динамика производства отражает как негативные, так
и позитивные тенденции (см.
рис. 2).
Породы, разводимые
с целю получения шерсти,
пуха и шкур, в основном относятся к локальным. В целом следует отметить, что из
Рис. 2. Динамика численности коз (по данным FAO)
(А), производство козьего молока (Б) и козлятины (В)
всего разнообразия сущест(по живой массе) в мире (1) и в России (2) (соответвующих пород в глобальном
ственно левая и правая ординаты).
масштабе используется их
ограниченное число (особенно это касается мясных пород).
Отечественное козоводство требует особого внимания. Резервом
развития служит одомашнивание диких видов (дикие козлы легко переносят содержание в неволе и хорошо размножаются в этих условиях) или
использование отдаленной гибридизации.
По зоологической систематике козы относятся к классу Млекопитающие (Mammalia), семейству Полорогие (Bovidae), роду Козы (Сарrа). В
научной литературе нет единого мнения относительно систематики этого
рода. Число диких видов, принадлежащих к роду Сарrа, в разных источ28
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
никах варьирует от 8 до 23 (табл. 1).
1. Варианты систематики коз рода Сарrа (по данным разных источников)
http://en.wikipedia.org/wiki/Goat http://www.apus.ru/site.xp/ http://animaldiversity.ummz.umich.edu/
049056052052.html
site/accounts/classification/Capra.html
Capra aegagrus
C. aegagrus hircus
C. aegagrus creticus
C. caucasia
C. cylindricornis
C. hircus
C. falconeri
C. falconeri heptneri
C. falconeri chialtanensis
C. falconeri megaceros
C. falconeri jerdoni
C. ibex
C. ibex ibex
C. ibex nubiana
C. ibex sibirica
C. pyrenaica
C. pyrenaica pyrenaica
C. pyrenaica lusitanica
C. walie
C. aegagrus
C. aegagrus aegagrus
C. aegagrus blythi
C. severtzovi
C. caucasica
C. caucasica caucasica
C. caucasica dinniki
C. cylindricornis
C. falconeri falconeri
C. falconeri jerdoni
C. falconeri hepteneri
C. falconeri cashmiriensis
C. falconeri megaceros
C. ibex
C. ibex alaiana
C. sibirica alaiana
C. nubiana
C. pyrenaica hispanica
C. pyrenaica victoriae
C. sibirica
C. sibirica hagenbecki
C. sibirica alaiana
C. sibirica sibirica
C. sibirica hemalayanus
C.
C.
C.
C.
C.
C.
C.
C.
caucasica
falconeri
hircus
ibex
nubiana
pyrenaica
sibirica
walie
Дикие представители рода Capra ? типичные горные животные,
обитающие на крутых склонах, в ущельях и скалистых местах. Дикие козы
встречаются в горах трех континентов ? Европы (альпийский козел, безоаровый козел, европейский козел, пиренейский козел, тур дагестанский,
тур кавказский, тур Северцова, или западно-кавказский), в северной части
Африки (нубийский козел), Средней и Южной Азии (козерог, или сибирский козел, мархур).
По зоологической систематике к козам также относят род Hemitragus
(гималайские и аравийские тары) с ареалом, охватывающим Гималаи, горы Нильгири и северо-восточную часть Аравии и Омана, а также гривистого барана, обитающего в каменистых горных пустынях Северной Африки ? от Атлантики до Красного моря, важной биологической особенностью которого является способность скрещиваться с домашними козами. В то же время этот вид, вероятно, является родоначальником ряда специфических африканских пород овец. В Северной Америке обитает родственный им снежный козел (Haploceros montanus).
Предком домашних коз большинство исследователей считают саблерогого (безоарового) козла. Свое название безоары получили за инородные тела (минерализованные отложения остатков пищи), которые иногда
находят в их желудках или кишечнике. Поскольку таким образованиям
приписывались лечебные свойства, за этими животными активно охотились. Безоаров также называют бородатыми из-за густой и длинной бороды. Ареал безоаровых коз охватывает горные районы Центральной Азии
(Афганистан, Туркменистан, Иран), Кавказа, Закавказья, а также Малой
Азии вплоть до греческих островов. Сейчас они сохранились только в неприступных районах и внесены в Международую Красную книгу как вид,
которому угрожает вымирание.
Безоаровый горный козел по сравнению с другими представителями
рода имеет небольшие размеры: длина тела ? 120-160 см, высота ? 70-100
см, масса ? 35-40 кг (редко до 60 кг). Самки меньше самцов. У самцов
средняя длина рогов 90-100 см, окружность у основания ? 23-25 см, они
имеют черную окраску, изогнутую саблеобразную форму, очень сильно
сжаты с боков, на переднем узком ребре находятся редкие бугры. В отличие
29
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
от самцов у самок рога короткие, без бугров на переднем ребре. Шерсть на
спине и боках животных летом рыжевато-бурая, зимой ? серовато-бурая,
вдоль спины тянется черно-бурый ремень, на шее ? такая же темная полоса, нижняя часть тела белая. Продолжительность жизни составляет 10-15 лет.
По данным литературы, еще одним из вероятных предков домашней козы можно считать мархура, или винторогого козла, обитающего в
горах Пакистана, Афганистана, Северо-Западной Индии, Таджикистана и
Киргизии. Название «мархур» происходит от персидского «мар» (змея) и
«хур» (пожирающий). Существовало поверье, что винторогий козел пожирает змей, намеренно разыскивая их в горах, поэтому его мясо целебное,
нейтрализующее змеиный яд. У винторогого козла рога плоские, направленные вверх и несколько назад. Каждый рог закручен штопорообразно
(левый ? вправо, правый ? влево). Длина рогов у взрослых самцов может
превышать 1,5 м, у самок рога короче. Длина тела маркура составляет 150170 см, высота в холке у самцов ? 85-100 см, живая масса ? 80-120 кг.
Голова тяжелая, слегка горбоносая. У самцов на нижней стороне шеи и
груди длинная густая борода и подвес из беловатых волос. Как и безоары,
винторогий козел занесен в Международную Красную книгу. Так как при
обсуждении вопроса о происхождение домашних коз одним из признаков
служат строение и форма рогов, лишь ряд исследователей называют мархура предком домашних коз, поскольку у них рога такого типа, который
представлен у мархура, встречаются крайне редко. По некоторым источникам, третьим предполагаемым предком домашних коз была так называемая первобытная коза приска ? дикая европейская коза с рогами, которые по форме очень похожи на рога домашних коз. Этот вид вымерший.
По мнению С.Н. Боголюбского (6), имелось три центра одомашнивания
коз: первый ? в Передней и Средней Азии (безоары), второй ? восточнее
первого (мархуры) и третий ? в Юго-Восточной Европе (первобытные
козы). Однако есть мнение, что приска ? не самостоятельный вымерший
вид, а уже одомашненная форма безоаровой козы. Возможно, в формирование домашних коз участвовали и другие виды диких коз ? сибирский
козерог, кавказский тур, альпийский горный козел.
Вопрос о происхождении домашних коз окончательно не решен.
Основными доводами при его обсуждении служили результаты изучения
особенностей строения черепа, строение и форма рогов, а также возможность получения плодовитого потомства при скрещивании. На наш взгляд,
наиболее убедительный аргумент ? получение фертильных потомков при
спаривании диких и домашних видов и результаты молекулярных исследований генома.
Сотрудниками лаборатории репродуктивной криобиологии животных Всероссийского НИИ животноводства (Московская обл.) проводится
работа по созданию новой селекционной формы домашней козы с использованием отдаленной гибридизации домашней козы и C. sibirica.
Козерог (C. sibirica), или сибирский горный козел, ? один из
наиболее крупных представителей рода Capra, высота в холке достигает
90-120 см, живая масса ? до 130-150 кг. У самцов рога имеют длину до
140 см и саблевидную либо серпообразную форму. Окрас у сибирского
козерога коричневый с темным ремнем на спине. Ареал охватывает горные районы Средней и Центральной Азии и юга Сибири (Алтай, Саяны).
Вид представляет несомненный интерес как источник генетического материала для получения новых селекционных форм.
Эксперименты по получению гибридных животных выполняли с использованием глубокозамороженного эпидидимального семени (7) сибирского козерога. В качестве материнской формы использовали коз зааненской породы. У гибридов и их сверстниц изучали кариотипы и основные
30
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
биохимические показатели крови. Кроме того, анализировали особенности
экстерьера гибридных животных, в первую очередь окраса. Цитогенетические исследования проводили в культуре периферических лимфоцитов,
стимулированной конканавалином А («Панэко», Россия) в дозе 10 мкг/мл.
Препараты хромосом получали по общепринятой методике с внесенными
нами модификациями. Результаты документировали с помощью цифровой
видеокамеры КС-583С («Digital», Taiwan) и пакета программ, совместимых
с Windows. Обработку изображений осуществляли по описанной нами ранее методике (8).
В результате искусственного осеменения получили 10 особей. Гибридные самцы F1 оказались плодовитыми, что крайне редко при отдаленной гибридизации. Их плодовитость позволяет мультитиражировать высокоценных животных, что создает перспективу формирования новых высокопродуктивных популяции. Гибридные животные F1 и F2 от скрещивания
сибирского козерога и домашней козы показаны на рисунке 3.
Одним из феА
Б
нотипических отличий
гибридных животных
от домашней козы была их масть. Если все
матери имели свойственный для зааненской породы белый
окрас, то у гибридов
F1 он варьировал от
светло-кремового (у
самца № 21) до коричневого (у животРис. 3. Гибрид F1 (самка 2008 года рождения) от скрещивания
ных № 83 и № 84). У
сибирского козерога (отец) с козой зааненской породы (мать) (А)
гибридов с темной оки гибрид F2 (самец 2009 года рождения) от скрещивания самца F1
раской ? характерная
(отец) и козы зааненской породы (мать) (Б).
для сибирского козерога черная полоса на спине. У козлят F2 окрас изменялся от белого до
серо-коричневого. У животных с выраженной пигментацией присутствовал черный ремень на спине.
Анализ данных литературы относительно масти диких видов рода
Сарrа свидетельствует об их значительном фенотипическом сходстве: у большинства окрас обычно рыжевато-серый или коричневато-желтый с черной
полосой вдоль спины. Черная пигментация (eumelanin), кроме спины, отмечается на голове и ногах. По интенсивности окраски наблюдается возрастной и половой диморфизм: полосы имеются у самцов, причем у взрослых
особей они более ярко выражены, чем у молодых.
Как известно, масть у многих видов домашних животных, в том
числе коз, ? один из породных признаков. Интерес к генетическим факторам, определяющим характер окраса, связан с тем, что этот признак не
только характеризует соответствие животного стандарту породы, но и определяет стоимость меховой или шерстной продукции. Хотя изучение окрасов у коз проводится более 80 лет, наследственная детерминации масти
у представителей рода Capra изучена гораздо хуже, чем у многих остальных видов (9-12). Ряд положений генетики окраса у коз представляют собой результат экстраполяции данных, полученных на мышах и других животных, в том числе овцах. Несмотря на то, что в основе генетического
контроля окрасов лежат общие механизмы, существуют определенные видовые особенности: у овец и коз даже при сходстве окрасов характер их на31
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
следования специфичен. На основании анализа исследований по генетике окрасов коз Комитетом по генетической номенклатуре овец и коз
(COGNOSAG ? Committee on Genetic Nomenclature of Sheep and Goats,
www.cagba.org/genetics_goat_clr_20041.pdf) предложена современная номенклатура локусов и аллелей окраса коз (13).
По данным литературы, род Capra хромосомно мономорфен (14,
15). Мы провели кариотипирование гибридов (домашняя коза Ѕ сибирский козерог) и домашней козы. Кариотип самца домашней козы состоит
из 29 пар акроцентрических аутосом и двух половых хромосом (X-хромосома ? крупный акроцентрик, Y-хромосома ? одна из самых мелких
хромосом набора и метацентрична) (рис. 4).
Кариотип сибирского козерога также содержит
29 пар акроцентрических аутосом. X-хромосома, как и у
всех представителей рода Capra ? крупный акроцентрик,
морфология Y-хромосомы изза малых размеров неясна.
Точная идентификация хромосом, за исключением Y-хромосомы, возможна только с
Рис. 4. Кариотип самца домашней козы (А) и самца
применением дифференциF1 (домашняя коза Ѕ сибирский козерог) (Б). Окраска
альной окраски.
по Романовскому-Гимзе, увеличение Ѕ100.
У обследованных гибридных козлят хромосомный набор содержал 29 пар акроцентрических аутосом, образующих по величине плавно убывающий ряд, и две половые
хромосомы. Фенотипический пол соответствовал генетическому. Диплоидное число у исследованных гибридов было равно 60 (см. рис. 4).
2. Биохимические показатели крови у домашней козы и ее гибридов F1 с сибирским козерогом
Показатель
Группа животных
козы (n = 3)
гибриды (n = 4)
Разность
Содержание:
общего белка, г/л
65,52±3,41
66,31±2,56
0,79
альбумина, г/л
29,93±0,48
32,83±1,17
2,90
глобулина, г/л
35,58±3,01
33,48±1,48
?1,90
гемоглобина, г/л
105,97±3,62
153,52±4,88
47,55**
креатинина, мкмоль/л
74,66±18,18
128,00±10,32
53,34
мочевины, ммоль/л
6,97±0,67
6,46±0,48
?0,51
холестерина, ммоль/л
1,34±0,30
2,16±0,79
0,82
Ca, ммоль/л
2,56±0,06
2,44±0,03
?0,12
P, ммоль/л
2,76±0,56
2,27±0,35
?0,49
Fe, мкмоль/л
23,86±4,08
20,25±3,11
?3,61
Mg, мкмоль/л
0,97±0,06
0,98±0,04
0,01
хлоридов, мкмоль/л
110,17±1,96
110,14±0,80
?0,03
Активность:
АЛТ, МЕ/л
15,59±1,49
21,26±1,73
5,97*
АСТ, МЕ/л
46,98±5,56
55,20±4,87
8,22
щелочной фосфотазы, МЕ/л
2118,53±396,41
1032,58±133,14
?1085,95
П р и м е ч а н и е. АЛТ и АСТ ? соответственно аланинаминотрансфераза и аспартатаминотрансфераза.
* и ** Соответственно р < 0,05 и р < 0,01.
Сопоставление кариотипов гибридных животных и домашней козы
свидетельствует об их высоком сходстве. Ни у одного из обследованных
животных не выявили каких-либо конституциональных аномалий хромосомного набора.
Данные биохимического исследования крови гибридов и контроль32
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
ных животных приведены в таблице 2. Достоверные различия между гибридными особями и их чистопородными аналогами имелись по активности аланинаминотрансферазы (АЛТ) и содержанию гемоглобина (превышение показателей соответственно на 36 % при p < 0,05 и 45 % при p < 0,01).
Таким образом, хотя козы считаются одними из первых одомашненных животных, эти виды из традиционно разводимых относятся к числу генетически наименее изученных. В научной литературе практически
отсутствуют данные о наследуемости качественных, количественных признаков и их взаимосвязи у коз, о молекулярной структуре их генома, генофонда, популяций. В то же время именно такие исследования составляют основу развития козоводства ? важной отрасли животноводства, позволяющей с меньшими, чем в ряде других отраслей, затратами получать
продукцию высокого качества, в том числе используемую для производства детского питания. Полученные нами данные о биологических особенностях гибридов домашней козы позволяют изучать их наследственность и
наиболее рационально использовать генофонд домашних коз и сибирского
козерога для создания перспективных селекционных форм.
ЛИТЕРАТУРА
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
http://bio.1september.ru/article.php?ID=200300109
И з и к о в В.Т., К о ж а н о в Т.В. Продукция из козьего молока российского производства. Молочная промышленность, 2008, 5: 65-66.
http://agrikulture.ru/kozovodstvo/placing.html
http://worldkoza.ru/classification.html
http://faostat.fao.org/default.aspx
Б о г о л ю б с к и й С.Н. Происхождение и преобразование домашних животных. М.,
1959.
Б а г и р о в В.А., Н а с и б о в Ш.Н., К л е н о в и ц к и й П.М. и др. Сохранение и
рациональное использование генофонда животных. Докл. РАСХН, 2009, 2: 37-40.
К л е н о в и ц к и й П.М., Б а г и р о в В.А., З и н о в ь е в а Н.А. и др. Цитогенетика животных. М., 2007.
A s d e l l S.A., S m i t h B u c h a n a n A.D. Inheritance of color, beard, tassels and horns
in the goat. J. Heredity, 1928, 19(9): 425-430.
S p o n e n b e r g D.P., A l e x i e v a S., A d a l s t e i n s s o n S. Inheritance of color at
goats. Genet. Sel. Evol., 1998, 30(4): 385-395.
A d a l s t e i n s s o n S., S p o n e n b e r g D.P., A l e x i e v a S. e.a. Inheritance of
color at goats. J. Heredity, 1996, 85(2): 262-272.
http://www.goatspots.com/genetics.htm
www.cagba.org/genetics_goat_clr_20041.pdf
О р л о в В.Н., Б у л а т о в а Н.Ш. Сравнительная цитогенетика и кариосистематика
млекопитающих. М., 1983.
http://www.bionet.nsc.ru/labs/chromosomes/artiodactyla/artioda2n.htm
ГНУ Всероссийский НИИ животноводства
Россельхозакадемии,
142132 Московская обл., Подольский р-н, пос. Дубровицы,
e-mail: [email protected]
Поступила в редакцию
23 сентября 2009 года
RATIONAL USE OF GENETIC RESOURCES AND HYBRIDIZATION
IN GOAT BREEDING
V.A. Bagirov, P.M. Klenovitskii, Sh.N. Nasibov, B.S. Iolchiev, N.A. Zinov?eva, L.K. Ernst,
I.V. Gusev, V.P. Kononov
Summary
The monitoring of the goat number and productivity in the Russia and on a global scale
was made. The current zoological and economic goat classifications were described. The authors
consider the problems of the wild species use as reserve of goat breeding in the Russia with the aid of
their domestication and hybridization with Capra hircus. The hybrids between domestic goat and
Siberian ibex were received and their biological features were studied.
33
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ БИОЛОГИЯ, 2009, № 6
ДНК-технологии и клеточная инженерия в генетике и селекции
УДК 636.3.033:575.22:575.17:577.2
АНАЛИЗ ГЕНЕТИЧЕСКОЙ ИЗМЕНЧИВОСТИ И ФИЛОГЕНЕТИЧЕСКИХ
СВЯЗЕЙ У ПОПУЛЯЦИЙ ТУВИНСКОЙ КОРОТКОЖИРНОХВОСТОЙ
ОВЦЫ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ISSR-МАРКЕРОВ?
Ю.А. СТОЛПОВСКИЙ1, Л.В. ШИМИИТ2, Н.В. КОЛ1, А.Н. ЕВСЮКОВ1,
М.Н. РУЗИНА1, О.И. ЧУРГУЙ-ООЛ3, Г.Е. СУЛИМОВА1
С использованием ISSR-PCR (inter simple sequence repeats) маркеров исследовали популяции овец тувинской короткожирнохвостой породы в 18 генофондных и племенных хозяйствах Республики Тыва. Определены генетические параметры изменчивости и филогенетические
связи между внутрипородными группами. Выявлены популяции, где сосредоточены типичные животные или наиболее сходные с усредненным генофондом тувинских овец. Полученные данные
могут быть использованы при разведении и сохранении тувинских овец in situ.
Ключевые слова: межмикросателлитный анализ, генетическое разнообразие, генетическая
структура, мониторинг, генофонд, консервация in situ.
Key words: Inter Simple Sequence Repeats, ISSR profiling of genetic variability, genetic
structure, diversity, monitoring, gene pool, conservation in situ.
Породообразование, возникновение породных ассоциаций, межгенные взаимодействия, формирование генетических параметров разнообразия, сохранение генетической изменчивости в отечественных породах остаются малоизученными областями частной генетики доместицированных
видов. Использование ДНК-маркеров ? одно из перспективных направлений исследования генома, позволяющее решать не только фундаментальные, но и практические задачи. Например, с помощью микросателлитного
анализа были выявлены эволюционно-генетические связи у пород овец и
некоторые исторические факты по их созданию (1). На основании результатов межмикросателлитного анализа у пород крупного рогатого скота оценили степень генетического разнообразия на уровне не только пород, но и
стад, линий, а также маркировали их на геномном уровне (2, 3). Вследствие
геномной изменчивости, которая выявляется с помощью метода ISSR (inter
simple sequence repeats), можно получать ДНК-маркеры, имеющие множественную локализацию в геноме, и одновременно тестировать от 20 до 40
локусов. ISSR-фингерпринтинг показал, что распределение спектра продуктов ПЦР (PCR), полученных на основе ди- и тринуклеотидных повторов, специфично и высокоинформативно у растений, человека, диких и
одомашненных животных (4-7). Выявляемые последовательности ДНК могут быть частью так называемых ген-специфических локусов, что, в свою
очередь, открывает перспективы для поиска корреляций с количественными и качественными признаками.
Анализ уникальных последовательностей ДНК, которые располагаются между микросателлитами, имеет ряд несомненных преимуществ.
Прежде всего, ISSR-PCR ? относительно дешевый и простой экспрессметод, не требующий знания нуклеотидной последовательности генома,
что важно для исследования генофондов малоизученных видов, дающий
возможность одновременно сравнивать десятки микросателлитных локусов, которые окружают многие гены. В связи с этим полиморфизм по?
Работа выполнена при поддержке подпрограммы «Генофонды и генетическое разнообразие» программы
Президиума РАН «Биологическое разнообразие».
34
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
следовательностей ДНК, фланкированных инвертированными повторами,
используют для определения генетической изменчивости, структуры, специфических геномных характеристик доместицированных видов, поиска
филогенетических связей между породами и внутрипородными группами и т.п.
Для проведения исследований мы выбрали уникальную породу древнейшего происхождения с ярко выраженными генотипическими и фенотипическими особенностями ? тувинскую короткожирнохвостую овцу.
Тувинская короткожирнохвостая овца представляет собой ценную
локальную породу, которая создавалась на протяжении не менее 3000 лет.
Она выведена племенами, жившими на территории современной Тывы
(пример так называемого номадного животноводства), необычайно приспособлена к локальным природно-климатическим и пастбищно-кормовым
условиям, кочевому образу жизни местного населения. Тувинская овца
имеет сходство как с монгольскими, так и с курдючными овцами, сохраняя специфические особенности: выносливость, крепкий костяк, подвижность, способность быстро накапливать жир после зимы, вместо воды использовать снег, быстро передвигаться по степи и крутым горным склонам,
неприхотливость к объемистым кормам, прекрасные материнские качества,
пугливость и вместе с тем привязанность к стойбищу, окраску и экстерьер. Тувинская овца оказала влияние на формирование таких типов овец,
как баятские, дорбетские, хоптогайтинские, урянхайские, которые резко
отличаются от монгольской овцы.
Большинство тувинских овец имеют две основные масти: белую
черноголовую (до 75 %) и черную. Тувинская короткожирнохвостая овца
относится к мясошерстным грубошерстным породам. У взрослых овцематок живая масса, по данным И.Т. Кызыл-оол и Ч.Г. Оюнарова, составляет
51,5 кг, по данным А.И. Ерохина ? 43,0-50,0 кг, по данным экспедиции
ВАСХНИЛ ? 49,4 кг, настриг шерсти ? соответственно 1,0-1,6; 1,3-1,8 и
1,0-1,4 кг (8-10).
Современные исследования шерстной продуктивности тувинских
овец показывают, что содержание волокон по морфологическим типам
составляет: пуха ? 83,9, переходного волоса ? 6,7 и ости ? 9,4 %. Тувинские овцы характеризуются невысоким настригом шерсти, типичным для
многих грубошерстных пород. Овцематки в среднем дают 1,5-1,7 кг, бараны ? 2,3-2,5 кг шерсти, шерсть грубая, неоднородная. Живая масса в
среднем 38-41 кг, убойный выход ? 44-46 %. В настоящее время в составе
руна отмечается превышающая предельно допустимую норму доля сухого
мертвого волоса. В некоторых отарах доля цветных овец больше, чем имеющих белую масть. Плодовитость маток невысокая ? 104-110 %.
Тувинские овцы из-за географической изолированности основной
территории Тывы в меньшей степени, чем другие локальные породы, подвергались скрещиваниям. Тем не менее, известны попытки повышения
шерстной продуктивности скрещиванием с тонкорунными породами, в
частности с красноярской, алтайской, каракульской, мериносами новокавказского типа и даже американскими рамбулье. Однако планомерная
работа по преобразованию местного грубошерстного овцеводства в тонкорунное не дала заметных положительных результатов. Еще в 1930-1950-е
годы было показано, что при разведении помесей грубошерстных овец с
тонкорунными наблюдается увеличение отхода ягнят, появление большого
числа животных с тонкой шерстью и ослабленной конституцией, резкое
снижение количества жиропота и большая засоренность шерсти (11).
При межпородной гибридизации проявилось еще одно свойство
35
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
номадной овцы: благодаря отличной приспособленности к местным условиям и устойчивым генным ассоциациям порода не превратилась в синтетическую популяцию. С помощью возвратного скрещивания во многих хозяйствах удалось восстановить генетическую структуру тувинской
короткожирнохвостой овцы после 50 лет скрещивания с тонкорунными
баранами.
На наш взгляд, наиболее реальный подход к улучшению тувинских
овец ? целенаправленная племенная работа при чистопородном разведении. Возможно использование баранов-производителей дархатской породы из Монголии, которую этнические тувинцы разводят в аймаке Хубсугул, граничащем с Тывой.
В настоящее время перед тувинскими селекционерами стоят задачи отбора и подбора желательного типа этих овец (животные с белой шерстью, в которой преобладает пух и ость при минимальной доле мертвого и
сухого волоса) для восстановления и сохранения тувинской короткожирнохвостой породы. Изучение генома тувинской овцы поможет скорректировать селекционные планы и отбирать не только фенотипы, но и генотипы.
В связи с этим цель нашего исследования заключалась в оценке
генетического разнообразия тувинской овцы, выявлении ее специфического геномного профиля, степени сходства и различия современных
популяций с применением ISSR-маркеров.
Методика. Образцы крови овец, используемые для анализа, были
получены из 18 хозяйств Тывы (проанализировано 1101 животное ? 926
овцематок и 175 баранов-производителей). Для выявления маркеров полиморфизма фрагментов ДНК, фланкированных инвертированным повтором микросателлитного локуса (ISSR-PCR маркеры), использовали стандартный метод (12). Для проведения полимеразной цепной реакции (ПЦР)
из образцов крови овец выделяли геномную ДНК, в качестве праймеров в
реакционную смесь добавляли динуклеотидный микросателлитный фрагмент (AG)9C. ПЦР проводили на амплификаторе Терцик («ДНК-Технология», Россия) с применением набора сухих реагентов для ПЦР-амплификации ДНК GenePak? PCR Core («Изоген», Россия). Условия ПЦР: первоначальная денатурация ? 2 мин при 95 °С; денатурация при 95 °С 30 с,
отжиг при 55 °С 30 с, элонгация при 72 °С 2 мин (37 циклов); завершающая элонгация при 72 °С 7 мин. Продукты амплификации фракционировали в 2 % агарозном геле с применением в качестве маркера молекулярных масс GeneRuler? 100 bp DNA Ladder Plus («MBI Fermentas», США).
Результаты документировали с помощью программы Vitran v.1.0 (Biokom,
2001-2002) под ультрафиолетовым излучением на трансиллюминаторе после окрашивания гелей бромистым этидием. Для определения размера продуктов амплификации использовали программу «OneDscan». Статистическую обработку данных осуществляли с помощью стандартных компьютерных программ Statistica 8.0, Popgene 1.32. Генетическое расстояние между внутрипородными группами определяли по M. Nei (13).
Результаты. С помощью ISSR-маркера (AG)9C были выявлены
специфические спектры фрагментов ДНК с молекулярной массой от 2100
до 160 п.н. (всего 24 фрагмента). В представленной работе мы использовали фрагменты размером 300-1700 п.н. (21 фрагмент). В этой зоне фрагменты ДНК, в том числе специфичные для тувинских овец, стабильно и
четко воспроизводились (рис. 1).
Мы обнаружили шесть типичных фрагментов ДНК тувинской короткожирнохвостой овцы по ISSR-маркерам (AG)9C, которые проявлялись
36
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
в геле единым блоком и
встречались у большинства
животных: фрагмент с молекулярной массой 750-720 п.н.,
двойной фрагмент ? 630600 и 590-560 п.н., а также
фрагменты 490-470 и 430410 п.н.; к категории породоспецифичных также можно отнести фрагмент с молекулярной массой от 1200 до
1150 п.н. (встречается с частотой более 95 %).
Рис. 1. Спектры фрагментов амплификации ДНК туОписанные ампликовинской короткожирнохвостой овцы, полученных метоны можно назвать породосдом ISSR-PCR при использовании праймера (AG)9C:
1-7 ? соответственно образцы от разных животных;
пецифичными весьма услова, б ? объем образца соответственно 10 и 5 мкл (ГУП
но, так как, вероятно, мы
«Бай-Тал», Республика Тыва).
имеем дело с видоспецифичными фрагментами ДНК для подвида домашней овцы (Ovis ammon aries),
потому что подобные спектры ISSR-маркеров мы ранее обнаружили у
овец романовской породы (14).
Тем не менее, на фоне основных ампликонов породы (вида) тувинские овцы имеют специфический геномный профиль, который был рассчитан на основании средней частоты встречаемости фрагментов в 18 внутрипородных группах (рис. 2).
Сведения о популяционных частотах фрагментов амплификации мы
использовали для анализа параметров филогенетических связей, расчета
сходства (генетических расстояний ? DN) между популяциями тувинских овец
и классического кластерРис. 2. Геномный профиль тувинской короткожирнохвоного анализа, позволяющестой овцы, рассчитанный на основании средней частоты
го оценить взаимоотновстречаемости фрагментов у 18 внутрипородных групп. На
ординате представлены градации частоты встречаемошения внутри породных
сти фрагментов, на абсциссе ? фиксированные интергрупп (рис. 3).
валы молекулярных масс изученных фрагментов.
По данным кластерного анализа (табл. 1), в современной популяции тувинской короткожирнохвостой овцы наиболее типичные особи (соответствующие усредненному генофонду тувинской овцы) сосредоточены в хозяйствах ГУП
«Бай-Тал» (генетическое сходство с тувинской овцой составило 0,997),
ГУП «Моген-Бурен» (0,995), МУП «Чалааты» (0,933), ООО МТС «Кызыльская» (0,991), СПК «Биче-Тей» (0,990), ГУП «Малчын» (0,990), СПК
«Бай-Хол» (0,989), ГУП «Чодураа» (0,989), ГУП «Торгалык» (0,989).
Наименьшее генетическое расстояние (DN) выявили между популяциями ГУП «Бай-Тал» и СПК «Бай-Хол» (0,011), наибольшее ? между
животными из популяций СПК «Дуза» и КФХ «Ондар» (0,130). Наименьшее генетическое расстояние относительно генофонда тувинской овцы
имели особи из популяций ГУП «Бай-Тал» (0,030) и ГУП «Моген-Бурен»
(0,050), наибольшее ? МУП «Деспен» (0,350) и СПК «Даг-Ужу» (0,350).
37
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
38
0,086
0,083
0,079
0,130
0,082
0,082
0,071
0,153
0,107
0,096
0,058
0,020
0,005
0,028
0,014
0,007
0,021
0,066
0,028
0,017
0,010
0,013
0,027
0,008
0,007
0,011
0,062
0,040
0,014
0,013
0,983
0,993
0,991
0,988
0,994
0,966
0,963
0,924
0,995
0,988
0,032
0,009
0,004
0,013
0,066
0,024
0,010
0,005
0,978
0,977
0,970
0,949
0,967
0,922
0,915
0,878
0,972
0,973
0,969
0,026
0,028
0,023
0,078
0,032
0,027
0,030
0,003
0,009
0,057
0,022
0,015
0,012
0,012
0,049
0,025
0,012
0,007
0,973
0,987
0,984
0,969
0,989
0,938
0,935
0,931
0,979
0,989
0,987
0,977
0,991
0,988
0,919
0,942
0,950
0,961
0,929
0,902
0,919
0,858
0,937
0,940
0,936
0,925
0,945
0,952
0,926
0,077
0,025
0,017
0,011
0,079
0,055
0,065
0,977
0,976
0,977
0,961
0,975
0,934
0,921
0,899
0,972
0,961
0,977
0,968
0,978
0,976
0,975
0,924
0,029
0,023
0,979
0,992
0,993
0,980
0,991
0,944
0,963
0,909
0,983
0,987
0,990
0,973
0,985
0,988
0,983
0,947
0,972
0,009
Тувинская
0,978
0,991
0,991
0,990
0,989
0,963
0,956
0,922
0,993
0,993
0,996
0,972
0,997
ООО МТС «Кызыльская»
0,969
0,986
0,992
0,983
0,987
0,947
0,938
0,921
0,986
0,993
0,991
0,974
СПК «Амык»
КФГ «Ондар»
0,965
0,986
0,983
0,977
0,985
0,950
0,948
0,921
0,981
ГУП «Моген-Бурен»
0,983
0,987
0,984
0,988
0,986
0,968
0,957
0,918
КФХ «Донгак»
0,114
0,045
0,054
0,037
0,089
0,064
0,045
0,067
0,084
0,083
0,037
0,035
СПК «Дуза»
МУП «Деспен»
СПК «Даг-Ужу»
0,058
0,102
0,032
0,051
0,035
0,082
0,055
0,037
0,064
0,103
0,068
0,058
0,037
0,888
0,930
0,921
0,922
0,924
0,903
0,892
ГУП «Чодураа»
0,056
0,044
0,079
0,015
0,016
0,006
0,034
0,013
0,011
0,011
0,074
0,025
0,009
0,010
0,948
0,962
0,949
0,957
0,957
0,944
МУП «Чалааты»
0,022
0,040
0,044
0,082
0,013
0,024
0,012
0,053
0,017
0,010
0,032
0,040
0,040
0,020
0,017
0,953
0,960
0,941
0,961
0,946
ГУП «Торгалыг»
0,013
0,009
0,061
0,052
0,082
0,016
0,017
0,009
0,031
0,009
0,010
0,016
0,051
0,023
0,007
0,011
0,978
0,989
0,991
0,978
МУП «Мандала»
0,011
0,021
0,011
0,041
0,039
0,072
0,013
0,015
0,007
0,023
0,014
0,009
0,013
0,060
0,024
0,008
0,003
0,967
0,980
0,987
СПК «Биче-Тей»
0,972
0,990
СПК «Белдир»
0,986
МУП «Малчын»
0,015
0,028
0,034
0,022
0,048
0,054
0,119
0,017
0,035
0,017
0,022
0,032
0,022
0,027
0,085
0,023
0,021
0,018
СПК «Бай-Хол»
СПК «Амерлан»
ГУП «Бай-Тал»
СПК «Бай-Хол»
СПК «Белдир»
СПК «Биче-Тей»
СПК «Даг-Ужу»
МУП «Деспен»
СПК «Дуза»
МУП «Малчын»
МУП «Мандала»
ГУП «Моген-Бурен»
КФГ «Ондар»
ГУП «Торгалыг»
МУП «Чалааты»
ГУП «Чодураа»
КФХ «Донгак»
СПК «Амык»
ООО МТС «Кызыльская»
Тувинская
ГУП «Бай-Тал»
Популяция
СПК «Амерлан»
1. Показатели генетического расстояния (под диагональю) и генетического сходства (над диагональю) внутри породных групп тувинской
короткожирнохвостой породы овец из разных хозяйств по маркеру (AG)9C
0,982
0,997
0,989
0,983
0,990
0,964
0,966
0,944
0,990
0,987
0,995
0,970
0,989
0,993
0,989
0,938
0,977
0,991
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
Наибольшее генетическое сходство имели животные из популяций
ГУП «Бай-Тал» (0,997), ГУП «Моген-Бурен» (0,995), МУП «Чалааты»
(0,993) и ООО МТС «Кызыльская» (0,991).
Полученные данные по генетическому сходству и различию в популяциях овец представляют
интерес не только для частной генетики вида (породы), но имеют важное
селекционное значение, так
как позволяют выявить
отары, где разводят типичных для породы животных,
определить их родственные
связи, изолированные и
синтетические группы жиРис. 3. Дендрограмма, характеризующая генетические
вотных, оценить селекцивзаимоотношения внутри породных групп тувинской коонный статус по породе в
роткожирнохвостой овцы из разных хозяйств по маркеру
целом и предложить се(AG)9C в диапазоне длин фрагментов ДНК 300-2100 п.н.
лекционную стратегию.
Деревья построены методом UPGA на основе генетических расстояний по M. Nei (13).
Молекулярно-генетический анализ показал,
что на генофонд тувинской овцы наибольшее влияние оказывает селекционная практика трех государственных предприятий ? ГУП «Моген-Бурен»
(юго-запад Республики Тыва), МУП «Чалааты» (юг) и ООО МТС «Кызыльская» (центральная часть). Наиболее типичные для тувинской породы
овцы сосредоточены также в хозяйстве ГУП «Бай-Тал».
Структура филогенетических деревьев, полученных с помощью UPGA
на основе генетических дистанций, подтверждает эти выводы. Так, на
дендрограммах сформировалось пять кластеров. Один основной объединял
14 популяций тувинской овцы, четыре других образовали животные из
четырех хозяйств: СПК «Даг-Ужу», МУП «Деспен», КФХ «Донгак», СПК
«Дуза» (см. рис. 3). Можно предположить, что поголовье именно этих четырех хозяйств в меньшей степени подвергалось скрещиваниям.
При более детальном анализе генетических взаимоотношений внутрипородных групп тувинской овцы четко выделились генетически близкие
отары из СПК «Амырлан» и КФХ «Ондар», СПК «Бай-Хол» и ООО МТС
«Кызыльская», ГУП «Малчын» и ГУП «Моген-Бурен», МУП «Чалааты» и
ГУП «Торгалыг». Кроме того, обнаружилось несколько миникластеров генетически обособленных групп. Следовательно, в популяциях тувинской
овцы сформировалось несколько генетически консолидированных групп,
связанных между собой благодаря регулярному обмену овцематками и баранами-производителями, а также обособленные изолированные группы
животных. Этот вывод подтверждают результаты оценки показателей генетического разнообразия (табл. 2).
В среднем по внутрипородным группам у тувинской овцы при
ISSR-анализе праймер (AG)9C инициировал синтез 15 фрагментов в диапазоне от 300 до 2100 п.н. Из них число полиморфных в разных популяциях варьировало от трех (СПК «Амерлан», КФХ «Донгак») до 14 (МУП
«Деспен» и СПК «Дуза») при уровне полиморфизма от 9,7 до 45,2 %.
В нашем исследовании число обнаруженных полиморфных локусов
положительно коррелировало с общим генным (H ? среднее генное раз39
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
нообразие на локус) и внутрипопуляционным разнообразием (I ? индекс
разнообразия Шеннона). Известно, что чем больше полиморфных локусов, тем разнообразие выше. По обоим генетическим параметрам были
получены сходные результаты. Так, наибольшие значения общего и внутрипопуляционного разнообразия выявили в популяции СПК «Дуза» и
МУП «Деспен» (h ? соответственно 0,147 и 0,130; I ? 0,224 и 0,199), наименьшее ? в отарах СПК «Амерлан» (0,025) и КФХ «Донгак» (0,043). Однако у внутрипородных групп с одинаковым уровнем полиморфизма (например, СПК «Даг-Ужу», СПК «Биче-Тей», МУП «Малчын», ООО МТС
«Кызыльская» ? 35,5 %) показатели генетического разнообразия различались. Полученные значения (I и h) свидетельствовали, что внутрипопуляционное разнообразие было выше в отарах МУП «Малчын» и ООО МТС
«Кызыльская». Из этого следует, что средняя гетерозиготность по M. Nei
(13) в популяции или внутрипопуляционное разнообразие по Шеннону не
всегда зависят от уровня полиморфизма популяции в целом. У тувинской
короткожирнохвостой породы овец средняя гетерозиготность составила 0,146,
а индекс генетического внутрипопуляционного разнообразия по Шеннону
оказался равен 0,234.
2. Показатели генетического разнообразия в популяциях короткожирнохвостой тувинской овцы
Внутрипородная группа
Na
Ne
N
%
h
I
PIC
СПК «Амык»
1,258
1,114
0,068
0,106
8
25,8
0,2645
(0,061)
(0,037)
(0,020)
(0,029)
СПК «Амерлан»
1,097
1,081
0,044
0,063
3
9,7
0,4549
(0,039)
(0,033)
(0,018)
(0,025)
0,119
0,180
ГУП «Бай-Тал»
1,387
1,201
12
38,7
0,3066
(0,064)
(0,043)
(0,024)
(0,034)
СПК «Бай-Хол»
1,290
1,189
0,108
0,158
9
29,0
0,3703
(0,065)
(0,048)
(0,026)
(0,038)
СПК «Белдир»
1,290
1,178
0,101
0,150
9
29,0
0,3475
(0,068)
(0,050)
(0,027)
(0,038)
СПК «Биче-Тей»
1,355
1,118
0,076
0,120
11
35,5
0,2132
(0,074)
(0,037)
(0,022)
(0,033)
СПК «Даг-Ужу»
1,355
1,156
0,094
0,145
11
35,5
0,2658
(0,054)
(0,033)
(0,019)
(0,027)
МУП «Деспен»
1,452
1,215
0,130
0,199
14
45,2
0,2887
(0,062)
(0,040)
(0,023)
(0,033)
КФХ «Донгак»
1,097
1,038
0,026
0,043
3
9,7
0,2728
(0,040)
(0,017)
(0,011)
(0,018)
СПК «Дуза»
1,452
1,242
0,147
0,224
14
45,2
0,3247
(0,066)
(0,044)
(0,024)
(0,035)
ООО МТС «Кызылская»
1,355
1,186
0,107
0,159
11
35,5
0,2999
(0,055)
(0,038)
(0,021)
(0,030)
1,191
0,114
0,172
МУП «Малчын»
1,355
11
35,5
0,3201
(0,063)
(0,042)
(0,023)
(0,034)
МУП «Мандала»
1,258
1,142
0,088
0,133
8
25,8
0,3390
(0,060)
(0,036)
(0,022)
(0,032)
ГУП «Моген-Бурен»
1,355
1,155
0,098
0,153
11
35,5
0,2755
(0,049)
(0,028)
(0,016)
(0,024)
КФХ «Ондар»
1,226
1,105
0,062
0,096
7
22,6
0,3191
(0,055)
(0,034)
(0,019)
(0,027)
ГУП «Торгалыг»
1,387
1,160
0,099
0,152
12
38,7
0,2804
(0,064)
(0,037)
(0,021)
(0,032)
МУП «Чалааты»
1,290
1,176
0,103
0,155
9
29,0
0,4032
(0,062)
(0,043)
(0,024)
(0,035)
ГУП «Чодураа»
1,323
1,129
0,079
0,124
10
32,3
0,2543
(0,061)
(0,036)
(0,020)
(0,029)
П р и м е ч а н и е. Обозначения: Na ? среднее число аллелей на локус; Ne ? эффективное число
аллелей; N ? число полиморфных локусов; % ? доля полиморфных локусов; h ? генетическое разнообразие; I ? индекс разнообразия Шеннона; PIC ? ожидаемая гетерозиготность; в скобках указана
статистическая ошибка.
Наибольшее абсолютное число аллелей в среднем на локус также
отмечали в популяциях, обладающих наиболее высоким уровнем полиморфизма, а в отарах с одинаковым уровнем полиморфизма число аллелей
40
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
в среднем на локус не различалось. Известно, что эффективное число аллелей оценивает величину, обратную гомозиготности, и представляет собой
такое число аллелей, при одинаковой частоте которых в популяции ожидаемая гетерозиготность будет равна фактической. Практически во всех
популяциях эффективное число аллелей было ниже, чем абсолютное число аллелей на локус, что согласуется с результатами популяционных исследований у других видов животных и растений. Абсолютное число аллелей по всем популяциям тувинской овцы равнялось 1,677, эффективное
число аллелей ? 1,229.
Общее генетическое разнообразие (Ht) по M. Nei (15) можно разделить по уровням популяционной структуры ? между особями внутри
популяций (Hc), между популяциями внутри группы (Dcs) и между группами популяций (Dst), то есть Ht = Hc + Dcs + Dst. Тогда долю межгруппового разнообразия в общем будет отражать величина Gst = Dst/Ht, долю
внутрипопуляционного разнообразия внутри групп ? Gct = Dcs/Hs, долю
внутрипопуляционного разнообразия среди особей ? Hc/Ht. Трехуровневый анализ разнообразия и оценка долей Hc, Dcs, Dst в величине Ht показал, что у тувинской короткожирнохвостой овцы общее генетическое разнообразие (Ht) составило 0,125±0,006, внутрипопуляционное разнообразие
(Нs) ? 0,092±0,006, доля межпопуляционного разнообразия (Gst) ? 0,260.
Межпопуляционная изменчивость у тувинской овцы оказалась выше
внутрипопуляционной, и этот факт можно использовать для подбора и отбора при межпопуляционных или внутрипопуляционных скрещиваниях животных, разработке селекционных программ.
Мы рассчитали индекс PIC (polymorphiс information contents) по
формуле для диаллельных локусов (16). Это возможно при условии, что по
каждому локусу исследованная группа животных находится в равновесном
состоянии согласно закону Харди-Вайнберга. Полученные величины PIC
находились в пределах от 0,2132 (СПК «Биче-Тей») до 0,4590 (СПК
«Амерлан»), что свидетельствует, с одной стороны, о достаточной информативности используемого ISSR-PCR маркера, с другой ? о различном
генетико-селекционном статусе в популяциях тувинской овцы. Расчет PIC
по спектру продуктов амплификации, полученных с использованием в качестве праймера (AG)9C, показал достаточно высокий уровень ожидаемой средней гетерозиготности, который находится в пределах, рассчитанных
ранее для романовской овцы (14).
По нашему мнению, зафиксированные с помощью ISSR-PCR метода показатели генетического разнообразия (доля полиморфных локусов
в отдельных популяциях < 10 %, среднее на локус генное разнообразие ?
< 0,044, индекс разнообразия Шеннона ? < 0,063, число аллелей в среднем на локус ? 1,097, эффективное число аллелей ? от 1,038 до 1,081) могут косвенно свидетельствовать об инбредной депрессии в популяции или
ее жесткой изоляции. Степень полиморфизма > 40 %, среднее на локус
генное разнообразие > 0,140, индекс разнообразия Шеннона около 0,224,
число аллелей в среднем на локус ? 1,452, эффективное число аллелей от
1,215 до 1,242 указывали на нивелирование влияния искусственного отбора при чистопородном разведении или наличие признаков синтетической
популяции.
В заключение отметим, что систематическая племенная работа по
улучшению тувинской овцы начата сравнительно недавно, поэтому изучаемую породу нельзя признать достаточно консолидированной. В связи с
этим разработка мероприятий по улучшению и сохранению тувинской овцы в настоящее время весьма актуальны. Используя самцов из наиболее
41
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
типичных стад для возвратных скрещиваний, во многих хозяйствах можно
восстановить генетическую структуру тувинской короткожирнохвостой овцы, а с помощью молекулярно-генетических маркеров в дальнейшем контролировать ее при разведении или сохранении in situ.
Таким образом, с использованием молекулярно-генетических маркеров ? фрагментов ДНК, фланкированных инвертированным повтором
динуклеотидной микросателлитной последовательности (TC)9G, впервые
получена информация о генетической структуре популяций тувинской короткожирнохвостой овцы и ее разнообразии на геномном уровне. Эти результаты свидетельствуют, что в геноме тувинской овцы сохранились устойчивые генные (породные) ассоциации, несмотря на многоэтапную породную гибридизацию, поглотительные и воспроизводительные скрещивания. На основании ISSR-анализа определены внутрипородные группы,
оказывающие наибольшее влияние на селекционные процессы внутри тувинской породы овец, а также выявлены популяции, где сохранились наиболее чистопородные и гетерогенные животные локальной породы. Примененные нами статистические подходы могут использоваться для установления филогенетических связей, геномного профиля вида, породы, внутрипородной группы, а также мониторинга генетической структуры породы в
целом для различных сельскохозяйственных животных. В связи с этим
общеизвестный термин «маркерная селекция» может быть дополнен новым термином «молекулярная, или геномная селекция», в которой будет
аккумулирован потенциал двух направлений современной науки, занимающихся исследованиями генотипической и фенотипической изменчивости домашних животных, ? соответственно молекулярной генетики и
зоотехнии.
ЛИТЕРАТУРА
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
42
О з е р о в М.Ю., Т а п и о М., М а р з а н о в Н.С. и др. Микросателлитный анализ
эволюционно-генетических связей у различных пород овец. Докл. РАСХН, 2006, 2: 30-33.
С у л и м о в а Г.Е., А х а н и А з а р и М., С т о л п о в с к и й Ю.А. и др. Сравнительное исследование полилокусных спектров фрагментов ДНК, фланкированных участков микросателлитных локусов (ISSR-PCR) стад и линий ярославской породы крупного
рогатого скота. В сб.: Научные основы повышения продуктивности сельскохозяйственных животных /Под ред. В.Е. Кремина. Ярославль, 2009: 159-163.
Г е н д ж и е в а О.Б., С у л и м о в а Г.Е. Изучение генетического разнообразия калмыцкого скота с использованием ISSR-фингерпринтинга. Зоотехния, 2009, 3: 4-5.
Г л а з к о В.И., С т о л п о в с к и й Ю.А., Ф е о ф и л о в Ф.В. и др. Распределение
фрагментов ДНК, фланкированных инвертированными повторами ди- и тринуклеотидных микросателлитов, в геномах серого украинского скота. Изв. ТСХА, 2009, 1: 155-162.
Ш а б р о в а Е.В., Т а р с к а я Л.А., М и к у л и ч А.И. и др. Дифференциация
близкородственных и отдаленных популяций человека на основе данных мультилокусного ДНК-фингерпринтинга. Генетика, 2003, 39(2): 236-243.
Г о р о д н а я А.В., Г л а з к о В.И. ISSR-PCR в дифференциации генофондов пород
крупного рогатого скота. Цитология и генетика, 2003, 1: 61-67.
С у л и м о в а Г.Е., С т о л п о в с к и й Ю.А., Р у з и н а М.А. и др. Мониторинг
генофондов популяций животных в связи с задачами селекции и изучением филогении.
В сб.: Биоразнообразие и динамика генофондов. М., 2008: 211-214.
К ы з ы л - о о л И.Т. Овцеводство Тувинской АССР. Кызыл, 1978.
О ю н а р о в а Ч.Г. Экстерьерные особенности тувинских короткожирнохвостых овец.
Кызыл, 1998.
Е р о х и н А.И., Е р о х и н С.А. Овцеводство. М., 2004.
Ш у л ь ж е н к о И.Ф. Животноводство Монгольской Народной Республики /Под ред.
В.С. Немчинов. М.-Л., 1954.
Z i e t k i e w i c z E., R a f a l s k i A., L a b u d a D. Genome fingerprinting by sequence
repeat (SSR) ? anchored polymerase chain reaction amplification. Genomics, 1994, 20: 176-183.
N e i M. Genetic distance between populations. Amer. Nature, 1972, 949: 283-292.
С т о л п о в с к и й Ю.А., Л а п ш и н А.В., К о л Н.В. и др. Полиморфизм молеку-
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
лярно-генетических маркеров у овец романовской породы. Изв. ТСХА, 2008, 2: 125-134.
15. N e i M. Molecular evolutionary genetics. N. Y., Columbia University Press., 1987.
16. B o t s t e i n D., W h i t e R.L., S c o l n i c k M. e.a. Construction of a genetic linkage
map in man using restriction fragment length polymorphism. Am. J. Hum. Genet., 1980, 32:
314-331.
1Институт
общей генетики им. Н.И.Вавилова РАН,
119991 г. Москва, ул. Губкина, 3,
e-mail: [email protected];
2ФГОУ ВПО Тывинский государственный
Поступила в редакцию
21 сентября 2009 года
университет, кафедра зоотехнии,
667000 Республика Тыва, г. Кызыл, ул. Ленина, 36;
3Управление сельского хозяйства и
природопользования Республики Тыва,
667010 Республика Тыва, г. Кызыл, ул. Калинина, 19
ANALYSIS OF GENETIC VARIABILITY AND PHYLOGENETIC
RELATIONS IN POPULATIONS OF TUVINIAN SHORT-FAT-TAILED
SHEEP WITH ISSR-MARKERS USAGE
Yu.A. Stolpovskii1, L.V. Shimiit2, N.V. Kol1, A.N. Evsyukov1, M.N. Rusina1,
O.I. Churgui-ool3, G.E. Sulimova1
Summary
The populations of sheep of the Tuvinian short-fat-tailed breed were investigated with
ISSR-PCR (inter simple sequence repeats) markers usage in 18 genofond and livestock farms of
Tuva Republik. The genetic parameters of variability and phylogenetic relations between intrabreed
groups were determined. The populations were revealed, where typical animals or most closely resemble the averaged genofond of Tuvinian sheeps are concentrated. The data obtained may be used
in breeding and conservation of Tuvinian sheeps in situ.
Редакция журнала «Сельскохозяйственная биология»
выполняет рассылку электронных оттисков опубликованных статей
Для получения электронного оттиска Вам необходимо:
™ отослать точное описание заказа (авторы и название статьи, год, номер журнала,
страницы) по адресу [email protected], указав Ваши фамилию, имя, отчество (полностью), город, где проживаете, контактные e-mail и телефон;
™ получить из редакции по своему контактному e-mail подтверждение заказа (с присвоенным ему номером);
™ оплатить услугу, указав в платежном документе в графе «Назначение платежа» присвоенный заказу номер и Ваши фамилию, имя, отчество.
Оттиски высылаются на Ваш контактный e-mail после зачисления оплаты на счет редакции.
Банковские реквизиты редакции:
Получатель:
ИНН 7708051012
Редакция журнала «Сельскохозяйственная биология»,
Марьинорощинское ОСБ 7981, г. Москва,
р/с 40703810638050100603
Банк получателя:
Сбербанк России ОАО г. Москва,
БИК 044525225,
к/с 30101810400000000225
В назначении платежа укажите номер заказа, Ваши фамилию, имя, отчество.
Стоимость услуги:
™ один оттиск ? 120 р.,
™ не более шести оттисков (абонемент) ? 360 р.,
™ не более двенадцати оттисков (абонемент) ? 700 р.
Цены приведены с учетом НДС 10 %. Абонементное обслуживание предполагает предоставление указанного числа оттисков за период не более каждого текущего года по предоплате.
E-mail для заказа электронных оттисков ? [email protected]
© Электронные оттиски являются интеллектуальной собственностью редакции журнала «Сельскохозяйственная биология». Внесение в них каких бы то ни было изменений и дополнений не допускается. Перепечатка, тиражирование, размещение в средствах информации, в том числе электронных и сети Интернет, а
также коммерческое распространение возможны только с разрешения редакции.
43
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ БИОЛОГИЯ, 2009, № 6
УДК 636.5.033:636.082.12:575.113:57.08
ГЕНЕТИЧЕСКАЯ ТРАНСФОРМАЦИЯ КЛЕТОК КУР in vitro И in vivo
С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ РЕТРОВИРУСНЫХ ВЕКТОРОВ*
Н.А. ВОЛКОВА2, Е.К. ТОМГОРОВА2, В.А. БАГИРОВ1,2, Д.В. БЕЛОГЛАЗОВ2,
Н.А. ЗИНОВЬЕВА2, Л.А. ВОЛКОВА2, Л.К. ЭРНСТ1?
Исследовали факторы, влияющие на эффективность трансгенеза при переносе экзогенной ДНК в клетки кур ретровирусными векторами pBMN-lacZ и pLN-GFP в зависимости от
количества и способа подготовки генной конструкции (вирусный препарат и применение клетокупаковщиц), а также вида клеток-мишеней и стадии развития эмбриона. Частота генетической
трансформации клеток-мишеней составила 1Ѕ10-3-5Ѕ10-3. Получены трансгенные куры с интеграцией и экспрессией гена GFP.
Ключевые слова: клеточная инженерия, трансгенез, ретровирусные векторы, трансгенные куры.
Key words: cell engineering, transgenesis, retrovirus vectors, transgenic chicken.
В последние годы все большее внимание исследователей уделяется
проблеме получения трансгенной птицы, что открывает перспективы производства рекомбинантных белков со сложной структурой, которые могут
синтезироваться только в клетках позвоночных (1-4). Существенные физиологические различия между птицами и млекопитающими представляются значительным преимуществом использования птицы в качестве продуктивной платформы.
Птица иммунна к потенциальным терапевтическим протеинам (например, к эритропоэтину человека), экспрессия которых может негативно
влиять на трансгенных млекопитающих, продуцирующих такие лекарства
на коммерческом уровне. Использование трансгенной птицы существенно
снижает стоимость и увеличивает продуктивную мощность производства
по сравнению с другими методами ? микробиологической ферментацией
Escherichia coli, дрожжей или применением культуры клеток млекопитающих (5, 6). Так, по оценкам специалистов при уровне экспрессии 2 мг/мл
стоимость 1 г сырого рекомбинантного белка составит около 350 руб., что
в 10-100 раз ниже, чем при производстве белков остальными существующими в настоящее время способами.
Вместе с тем создание трансгенной птицы осложнено особенностями репродуктивной биологии, что связано прежде всего с затруднениями
при точном определении срока овуляции, наличием большого количества
желтка в яйцеклетке, значительным уплотнением цитоплазмы около пронуклеусов. Поэтому традиционный метод получения трансгенных животных (микроинъекция ДНК в пронуклеус зигот) в этом случае малоэффективен. Следовательно, требуется поиск и разработка альтернативных приемов переноса экзогенной ДНК, к числу которых относится использование
векторов на основе рекомбинантных ретровирусов, характеризующихся высокой эффективностью трансформации клеток-мишеней (в том числе соматических клеток) (7, 8). Последним обстоятельством обусловлена актуальность применения этих векторов как при трансформации эмбрионов,
так и при генетической модификации органов, в частности семенников и
яйцевода кур.
В этой связи целью нашей работы было изучение эффективности
?
Работа выполнена при финансовой поддержке грантов Президента РФ МД-420.2009.4 и НШ-5789.2008.4.
44
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
использования ретровирусных векторов для генетической модификации
кур кросса Птичное.
Методика. В работе использовали два ретровирусных вектора pBMNlacZ (предоставлен А.Б. Судариковым, Гематологический центр, г. Москва) и pLN-GFP (предоставлен к.б.н. И.К. Фоминым, Институт генетики и
цитологии НАН Беларуси), содержащих соответственно репортерные гены
lacZ (?-лактозидаза) и GFP (зеленый флюоресцирующий белок), поставленные под контроль промотора цитомегаловируса человека (CMV). Для
упаковки векторов в вирусные частицы применялись две линии клетокупаковщиц ? pg13 (вектор pBMN-lacZ) и GP+envAm12 (вектор pLN-GFP).
Трансформацию клеток кур in vitro осуществляли посредством совместного культивирования с клетками-упаковщицами и инфицирования
вирусным препаратом, представляющим собой среду культивирования клеток-упаковщиц, содержащую рекомбинантный ретровирус (9). Частоту генетической трансформации определяли как отношение числа полученных
генетически трансформированных клонов к общему числу инфицированных клеток.
Введение генных конструкций в клетки эмбрионов кур in vivo выполняли в разные периоды эмбриогенеза. В качестве источника генных
конструкций использовали как вирусный препарат (содержание вирусных
частиц в неконцентрированном препарате 1Ѕ105 КОЕ/мл), так и суспензию клеток-упаковщиц (500-2000 клеток на эмбрион, вводимый объем ?
1-100 мкл).
Интеграцию генной конструкции регистрировали с помощью ПЦР.
Выделение ДНК из эмбрионов, органов и тканей птицы, проведение ПЦРанализа осуществляли по ранее разработанным методикам (10).
Экспрессию экзогенной ?-галактозидазы оценивали с использованием гистохимического анализа. Исследуемые образцы фиксировали в течение 1 ч при температуре 4 °С в 0,2 % глютаральдегиде, промывали 3
раза (по 30 мин) в ФСБ (фосфатно-солевой буфер, рН 7,4) при комнатной
температуре и помещали в окрашивающий раствор (5 мМ K3[Fe(CN)6],
5мМ K4[Fe(CN)6], 2мМ MgCl2, 0,1 % Тритон Х-100 в ФСБ) на 48 ч при
37 °С. Дофиксацию материала проводили в 10 % растворе формалина в
течение 48 ч.
Гистологические препараты готовили по общепринятой методике
(11). Срезы получали на ротационном микротоме («TermoShandon», Великобритания). Препараты просматривали под микроскопом («Opton», Германия) и документировали с использованием компьютерной программы
Image Scope (ООО «Системы для микроскопии и анализа», Россия).
Результаты. При оценке тропности ретровирусных генных конструкций в экспериментах с клеточной культурой in vitro и одним из используемых в работе векторов ? pLN-GFP была показана эффективность переноса как для эмбриональных клеток, так и для клеток семенника и яйцевода.
Частота генетической трансформации клеток-мишеней варьировала в зависимости от используемого источника генных конструкций (клетки-упаковщицы или вирусный препарат). Наибольшее число клонов, в которых наблюдалась экспрессия репортерного гена GFP (3Ѕ10-3-5Ѕ10-3), получили при совместном культивировании клеток-мишеней с клетками-упаковщицами. При
инфицировании вирусным препаратом частота трансформации была в 2-3
раза ниже и варьировала в зависимости от вида клеток-мишеней (эмбриональные клетки, клетки семенника и клетки яйцевода) от 1Ѕ10-3 до 2,5Ѕ10-3.
Наибольшую долю трансформированных клонов отмечали в варианте с эмбриональными клетками (до 5Ѕ10-3), что связано с их высокой пролифера45
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
тивной активностью. При трансформации клеток семенника и яйцевода
эффективность трансформации достигала 3Ѕ10-3-4Ѕ10-3.
1. Эффективность генетической трансформации эмбрионов кур кросса Птичное in vivo с использованием ретровирусного вектора pLN-GFP под влиянием различных факторов в зависимости от варианта опыта
I вариант
Показатель
ВП (1Ѕ105 КОЕ/мл)
II вариант
концентрированный ВП
клетки-упаковщицы
Ѕ20
Ѕ100
Срок введения от начала инкубации,
сут
0-е
1-е
2,5-е
2,5-е
2,5-е
2,5-е 2,5-е 2,5-е
Количество генных конструкций:
мкл/эмбрион
100
1-2
1-2
1-2
1-2
кл/эмбрион
500
1000
2000
Способ введения
А
Б
В
В
В
В
В
В
Проколото эмбрионов, шт.
30
30
30
28
30
40
50
30
Развилось эмбрионов, n (%)
24 (80) 18 (60) 21 (71)
17 (60)
14 (47)
30 (75) 37 (74) 12 (40)
В том числе трансгенных, n
6
7
10
6
5
14
24
2
Вылупилось цыплят, n (%)
9 (30) 3 (10) 4 (13)
4 (14)
3 (10)
9 (23) 11 (22) 3 (10)
В том числе трансгенных, n
1
2
2
1
1
3
4
0
25,0
38,9
47,6
35,3
35,7
46,7
64,9
16,7
Частота интеграции, %*
20,0
23,3
33,3
21,4
16,7
35,0
48,0
6,7
Эффективность трансгенеза, %**
Эффективность получения трансгенных кур, %***
3,3
6,7
6,7
3,6
3,3
7,5
8,0
0
П р и м е ч а н и е. ВП ? вирусный препарат; А, Б и В ? введение соответственно вблизи зародышевого диска, в эмбрион и в дорсальную аорту.
*, ** и *** Отношение соответственно числа полученных трансгенных цыплят и эмбрионов к числу
развившихся эмбрионов, числа полученных трансгенных цыплят и эмбрионов к числу инъецированных
эмбрионов, числа вылупившихся трансгенных цыплят к числу инъецированных эмбрионов.
Исходя из результатов, полученных in vitro, в опытах по трансформации in vivo в качестве клеток-мишеней выбрали эмбриональные клетки
и введение генных конструкций осуществляли непосредственно в куриные
эмбрионы.
При оптимизации процесса переноса генов оценили
влияние двух групп факторов:
метода и стадии развития при
введении рекомбинантных векторов, а также количества генных конструкций и способа их
Рис. 1. Электрофореграмма продуктов ПЦР-анализа
подготовки. Введение рекомДНК, выделенной из органов и тканей трансгенного петуха (кросс Птичное), полученного при трансбинантных векторов (вирусформации эмбриона генной конструкцией: 1 ? селеный препарат) в эмбриональные
зенка, 2 ? мышцы, 3 ? легкие, 4 ? сердце, 5 ?
клетки кур до инкубации яиц
почки, 6 ? печень, 7 ? кишечник, 8 ? семенник,
9 ? отрицательный контроль (ДНК интактной
вблизи зародышевого диска, на
курицы), 10 ? положительный контроль (ДНК
1-е сут инкубации непосредстгенной конструкции).
венно в эмбрион и на 3-и сут
инкубации в дорсальную аорту показало, что наибольшая доля трансгенных эмбрионов от числа развившихся достигалась при генно-инженерных
манипуляциях с эмбрионами на более поздних стадиях развития (табл. 1) ?
47,6 %, что почти в 2 раза выше, чем при введении вектора на стадии зародышевого диска. Эффективность получения трансгенных кур (доля
трансгенных особей от числа проинъецированных эмбрионов) также была
выше в первом варианте и составила для неинкубированных яиц 3,3 %,
для эмбрионов на 1-е и 3-и сут инкубации ? по 6,7 %.
Необходимо отметить, что в результате трансформации эмбрионов
были получены трансгенные куры-мозаики ввиду того, что ретровирусный
вектор вводили в многоклеточный эмбрион. У 5-суточных эмбрионов экспрессия репортерного гена GFP наблюдалась преимущественно в первич46
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
ной почке, печени и гонадах, на более поздних стадиях развития ? в клетках печени, сердца, желудка, кишечника, мышц и репродуктивных органах.
Причем трансформация гонад происходила преимущественно при введении вирусного препарата в дорсальную аорту 2,5-суточных эмбрионов, на
основании чего в дальнейшем генные конструкции переносили на этой
стадии развития эмбрионов.
Сравнение эффективности трансформации при
использовании концентрированного (20- и 100-кратного)
вирусного препарата и суспензии клеток-упаковщиц (500,
1000 и 2000 клеток/эмбрион),
предварительно блокированных митомицином С (в каждом варианте проинъецировали от 28 до 50 эмбрионов) показало, что высокую
результативность обеспечивает применение клеток-упаковщиц (1000 клеток/эмбрион): экспрессию гена GFP
регистрировали у 20,0 %
инъецированных эмбрионов
при эффективности получения трансгенных кур до
8,0 %. В вариантах с вирусным препаратом (содержание частиц различалось в 5
раз), а также клетками-упаковщицами (500 и 2000 клеток/эмбрион) этот показатель составил соответственно 3,6; 3,3; 7,5 и 0 % (см.
табл. 1).
Таким образом, более высокая эффективность
Рис. 2. Экспрессия репортерных генов GFP (а) и lacZ
(б) в органах и тканях трансгенных кур кросса Птичное
трансгенеза была установ(получены при трансформации эмбрионов конструкциями
лена при введении ретровиpBMN-lacZ и pLN-GFP): А ? сердце, Б ? печень, В ?
русных векторов в дорсалькишечник, Г ? семенник. Увеличение Ѕ400.
ную аорту 2,5-суточных эмбрионов кур с использованием клеток-упаковщиц (500-1000 клеток/эмбрион).
Введение ретровирусных векторов pBMN-lacZ и pLN-GFP в дорсальную аорту 2,5-суточных эмбрионов кур (n = 80-100) in vivo с клетками-упаковщицами (1000 клеток/эмбрион) продемонстрировало, что эффективность переноса экзогенной ДНК обоих векторов была практически
одинаковой: доля трансгенной птицы от числа проинъецированных эмбрионов ? 8,0-8,7 % (табл. 2).
Интеграция рекомбинантной ДНК происходила преимущественно в
клетках печени, сердца, кишечника, желудка, репродуктивных органов, а
также мышечной ткани (рис. 1) при практически одинаковом характере
экспрессии рекомбинантных белков в вариантах с разными ретровирусными векторами (рис. 2).
47
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
2. Сравнительная характеристика эффективности трансформации эмбрионов кур
кросса Птичное in vivo двумя ретровирусными векторами при использовании в
качестве источника генных конструкций клеток-упаковщиц
Показатель
Опыт
Генная конструкция
Заложено на инкубацию яиц, шт.
Объем введенной суспензии клеток-упаковщиц,
мкл (число клеток в 1 мкл)
Развилось эмбрионов, n (%)
В том числе трансгенных, n
Вылупилось цыплят, n (%)
В том числе трансгенных, n
Частота интеграции, %*
Эффективность трансгенеза, %**
Эффективность получения трансгенных кур, %***
*, ** и *** То же, что в таблице 1.
Контроль
pBMN-lacZ
100
pLN-GFP
80
1 (1000)
62 (62,0)
43
12 (12,0)
8
69,4
43,0
8,0
1 (1000)
56 (70,0)
38
15 (18,8)
7
67,9
47,5
8,7
40
36 (91,0)
30 (75,0)
Итак, оптимизированная нами технология переноса экзогенной
ДНК в эмбрионы кур позволяет осуществить эффективную генетическую
трансформацию in vivo и получать трансгенную птицу.
ЛИТЕРАТУРА
1.
K a m i h i r a M., N i s h i j i m a K., I i j i m a S. Transgenic birds for the production of
recombinant proteins. Adv. Biochem. Eng. Biotechnol., 2004, 91: 171-189.
2. K a m i h i r a M., O n o K., E s a k a K. e.a. High-level expression of single-chain Fv-Fc
fusion protein in serum and egg white of genetically manipulated chickens by using a retroviral
vector. J. Virol., 2005, 79: 10864-10874.
3. K i i e s W.A., N i e m a n n H. The contribution of farm animals to human health. Trends
Biotechnol., 2004, 22: 286-294.
4. R a p p J.C., H a r v e y A.J., S p e k s n i j d e r G.L. e.a. Biologically active human interferon alpha-2b produced in the egg white of transgenic hens. Transgenic Res., 2003, 12: 569-575.
5. I v a r i e R. Avian transgenesis: progress towards the promise. Trends Biotechnol., 2003, 21: 14-19.
6. H a r v e y A.J. Expression of exogenous protein in the egg white of transgenic chickens. Nat.
Biotechnol., 2002, 20: 396-399.
7. Т и т о в а В.А., В о л к о в а Н.А., З и н о в ь е в а Н.А. и др. Использование ретровирусных векторных систем для получения рекомбинантных белков в молоке сельскохозяйственных животных. С.-х. биол., 2002, 6: 53-58.
8. Э р н с т Л.К., В о л к о в а Н.А., З и н о в ь е в а Н.А. Некоторые аспекты использования трансгенных технологий в животноводстве. С.-х. биол., 2009, 2: 4-9.
9. Новое в клонировании ДНК. Методы /Под ред. Д. Гловера. М., 1989.
10. З и н о в ь е в а Н.А., П о п о в А.Н., Э р н с т Л.К. и др. Методические рекомендации
по использованию метода полимеразной цепной реакции в животноводстве. Дубровицы,
1998.
11. Микроскопическая техника: Руководство /Под ред. Д.С. Саркизова, Ю.П. Перова. М., 1996.
1Российская
академия сельскохозяйственных наук,
117218 г. Москва, ГСП-7, ул. Кржижановского, 15, корп. 2;
2ГНУ Всероссийский НИИ животноводства
Поступила в редакцию
25 сентября 2009 года
Россельхозакадемии,
142132 Московская обл., Подольский р-н, пос. Дубровицы,
e-mail: [email protected]
EFFECTIVE TRANSFORMATION OF CHICKEN CELLS in vitro AND
in vivo BY GENE CONSTRUCTION ON THE BASIS OF RETROVIRAL
VECTORS
N.A. Volkova2, E.K. Tomgorova2, V.A. Bagirov1,2, D.V. Beloglazov2, N.A. Zinov?eva2,
L.A. Volkova2, L.K. Ernst1
Summary
The authors investigated the efficiency of the recombinant DNA transfer into the chicken embryonic cells in vitro and in vivo using the pBMN-lacZ and pLN-GFP retroviral vectors in connection
with features of gene construction (viral preparation, use of cells-packers), and also type of target cells and
embryo development stage. The genetic transformation frequency of targeting cells was observed at the
level of 1Ѕ10-3 to 5Ѕ10-3. The transgenic chickens with integration and expression of GFP gene were
produced.
48
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ БИОЛОГИЯ, 2009, № 6
Молекулярная биология, вирусология
УДК 636.5:614.47:578:57.083
МЕМБРАННОЕ РАЗДЕЛЕНИЕ ВИРУССОДЕРЖЩЕЙ СУСПЕНЗИИ
ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ ВАКЦИН ПРОТИВ БОЛЕЗНЕЙ ПТИЦЫ?
Т.А. СКОТНИКОВА, Э.Ф. ТОКАРИК, А.Я. САМУЙЛЕНКО
На инфицированной аллантоисной жидкости развивающихся куриных эмбрионов исследовали эффективность микрофильтрационных методов (применение ядерных и фторопластовых
мембран, ультрафильтрация на полых волокнах) очистки и концентрирования вируса ньюкаслской болезни (штамм Ла-Сота). Метод концентрирования ультрафильтрацией на полых волокнах
обеспечивал получение вируса, обладающего высокой биологической активностью, что позволило
использовать его в качестве основного компонента ассоциированной вакцины против вирусных болезней птицы ? ньюкаслской болезни и инфекционного ларинготрахеита.
Ключевые слова: ультрафильтрация, мембраны, разделение, концентрирование, очистка,
вирус ньюкаслской болезни, ассоциированные вакцины.
Key words: ultrafiltration, membranes, separation, concentration, purification, Newcastle
disease virus, associated vaccine.
Ньюкаслская болезнь (НБ) согласно классификации Международного эпизоотического бюро (МЭБ) относится к Перечню особо опасных
инфекций, включающему 78 нозоединиц, о появлении которых любая страна должна срочно информировать МЭБ. Несмотря на успехи в эпизоотологии, диагностике и исследованиях патогенности вируса на молекулярном уровне, НБ остается одной из наиболее опасных болезней птиц. В
2006-2007 годах новые вспышки и эпизоотии были зафиксированы в странах, благополучных по НБ в течение длительного периода (1). В 2007 году
на 17 территориях Российской Федерации отмечено 36 неблагополучных
по НБ пунктов (распространение заболевания среди кур и голубей), неблагополучными также были Франция, Финляндия, Греция, Словакия,
Болгария, Румыния, Сербия, Турция, Япония (2). Практически ежемесячные вспышки НБ отмечали в Бразилии, Украине, Эстонии. Доля регистрируемых случаев ньюкаслской болезни в РФ за 2007 год составила 9,13 %
от числа всех инфекционных заболеваний птицы (3). Динамический прогноз на 2006-2010 годы предусматривает превышение тренда инцидентности вспышек НБ (1).
В Российской Федерации 50 % от общего объема производства
биопрепаратов составляют вакцины для птицы, из них на долю вакцин
для профилактики ньюкаслской болезни приходится около 23 %. Отечественные производители выпускают живые вакцины из штаммов В1, ЛаСота, Бор-74, Н, ГАМ-61. Кроме того, на рынке присутствуют импортные вакцины из штаммов Ла-Сота, Clon-30, Ulster-2C. Вирус НБ служит
обязательным компонентом большинства ассоциированных (живых и инактивированных) вакцин против болезней птицы. Наиболее часто используются ассоциации вирусов НБ и инфекционного бронхита кур, болезни
Гамборо, синдрома снижения яйценоскости, инфекционного ларинготрахеита.
Материал для изготовления вакцин против НБ традиционно полу-
?
Работа проведена совместно со Всероссийским научно-исследовательским ветеринарным институтом птицеводства.
49
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
чают посредством накопления вируса в эмбриональной жидкости, поэтому
на долю вирусного белка приходится не более 0,1 % от его общего содержания. Основной иммунологический компонент профилактических препаратов должен быть по возможности свободен от сопутствующих белков
(иммуногенов), так как их наличие в вакцине может привести к развитию
аллергических или сенсибилизационных реакций организма. Общей схемы
очистки и концентрирования вирусов не существует (4), но подбор оптимальных методов для осуществления этих процессов очень важен, поскольку позволяет получить более эффективные и безопасные препараты.
В наши задачи входила разработка технологического процесса очистки и концентрирования вируса ньюкаслской болезни (штамм Ла-Сота) с
применением методов мембранного разделения, а также изучение возможности использования концентрированного вируса для конструирования ассоциированных вакцин.
Методика. Исследования проводили на аллантоисной жидкости развивающихся куриных эмбрионов (РЭК), содержащей вирус ньюкаслской
болезни (штамм Ла-Сота).
Для очистки и концентрирования вируссодержащего материала
(ВСМ) использовали ядерные мембраны (ЯМ; диаметр пор 0,05-0,08 мкм),
фторопластовые мембраны (МФФ; 0,05-0,08 мкм) и полые волокна (ПВ;
0,02 мкм). Мембраны и волокна испытывали по отдельности. Предварительную очистку ВСМ от механических крупнодисперсных примесей осуществляли на установке УСФ-293-7 («ОКБ тонкого биологического машиностроения», Россия) с применением картона фильтровального для
биологических жидкостей (КФБЖ), ультрафильтрацию на полых волокнах (ВПУ-15ПА) выполняли на установке УПВ-6,0 («ОКБ тонкого биологического машиностроения», Россия). Мембраны ЯМ и МФФ испытывали в ультрафильтрационных установках ФМ-02-200 и ФМ-02-1000 с
перемешиванием.
Необходимую продолжительность культивирования развивающихся
куриных эмбрионов перед отбором вируссодержацего материала устанавливали, исходя из максимальной инфекционной активности вируса, наименьшего количества белка в ВСМ и наибольшего объема эмбриональной
жидкости, полученной с одного эмбриона. Эффективность мембран оценивали по кратности концентрирования препарата (измеряя объем фильтрата в мерном сосуде на выходе из ультрафильтрационной установки), величине и стабильности биологической активности вируса в концентрате
ВСМ, степени очистки материала по белку, скорости фильтрации, селективности и технологичности. Кроме того, изучали влияние срока хранения
ВСМ после сбора на характеристики жидкого концентрата.
Количество белка определяли спектрофотометрически (? = 280 нм)
и по методу Лоури (5), инфекционную активность вируса ? титрованием
на 9-11-суточных РЭК с последующей постановкой реакции гемагглютинации (РГА), гемагглютинирующую активность вируса (ГАА) ? в РГА в
объеме 0,2 мл с использованием 1 % суспензии формалинизированных
эритроцитов (6).
Полученный концентрат вируса исследовали на электронном микроскопе JEM-100B (Япония). Процесс разделения вирусного материала
контролировали гель-фильтрацией проб исходного ВСМ, концентрата и
фильтрата. Гель-хроматограммы получали с использованием геля Toypearl
HW-50 F1 («Toyo», Япония) на колонке 2,6Ѕ40,0 см; элюирование проводили 0,15 М фосфатным буфером (рН 7,2).
Очищенный и концентрированный вируссодержащий материал ис50
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
пользовали для конструирования ассоциированной живой вакцины против ньюкаслской болезни и инфекционного ларинготрахеита (ИЛТ) птиц.
Соотношение вирусов НБ и ИЛТ в вакцине определяли с учетом предполагаемого способа ее применения. Опытно-промышленные образцы вакцины испытывали на 15-17-суточных цыплятах породы белый леггорн на
базе Всероссийского научно-исследовательского ветеринарного института птицеводства (г. Санкт-Петербург?Ломоносов).
Статистическую обработку результатов проводили с помощью методов Кербера в модификации И.П. Ашмарина (7), критерия Стьюдента
(t-критерий) и регрессионного анализа с использованием компьютерной
программы MaTHCad-2001.
Результаты. Оптимальным для сбора ВСМ оказалось культивирование РЭК в течение 14-15 сут. Во всех опытах применение мембран приводило к повышению ГАА и инфекционной активности вируссодержащего
материала. В варианте с фторопластовыми мембранами потери вируса были наибольшими (титр инфекционной активности фильтрата составлял
3,5lg ЭИД50/мл). Максимальное увеличение ГАА (1:8192) отмечали при использовании полых волокон. Применение КФБЖ способствовало повышению пропускной способности мембран в 2-3 раза.
Все испытанные мембраны, обладая 100 % селективностью по белку, частично пропускали его в фильтрат. На ЯМ при кратности концентрирования ВСМ по объему 8,0-16,0 раз аналогичный показатель по белку
составлял 1,4-3,5 раза, то есть происходила частичная очистка вируса от
сопутствующих белков. Степень очистки вируса на ЯМ оказалась выше,
чем на ПВ, ? 86,8 по сравнению с 65,2 %.
Наиболее технологичным был признан метод концентрирования
ультрафильтрацией на полых волокнах, характеризующийся низкими эксплуатационными расходами и малой энергоемкостью. Его применение позволяло свести к минимуму использование дорогостоящего оборудования,
работать с большими объемами вирусного материала, сохранять его биологически активную структуру, легко обеспечить герметичность и асептические условия. Очистка и концентрирование ВСМ проводились практически в одну стадию. Мы установили следующие оптимальные параметры
концентрирования вируса на ПВ: рабочее давление ? 0,08-0,12 МПа, линейная скорость потока жидкости ? 0,1-0,8 м/с.
В процессе концентрирования
на полых волокнах была установлена
различная селективность в зависимости от срока хранения ВСМ (4 сут ?
11-22 %, 25-26 сут ? 63-67 %). Кроме
того, при концентрировании вирусного материала с малым сроком хранения после сбора получали мутные
концентраты, содержащие коагулированные белки. Статистическая обработка экспериментальных данных поРис. 1. Концентрат вируса ньюкаслской
казала значимое влияние срока храболезни, полученный с помощью ультранения ВСМ на стандартность харакфильтрации на полых волокнах (увеличение Ѕ62 500).
теристик полученного жидкого концентрата. Таким образом, срок хранения ВСМ перед концентрированием
должен быть не менее 10 сут.
Апробация в опытно-промышленных условиях подтвердила воспроизводимость и надежность разработанного метода ультрафильтрации.
51
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
Полученный биоматериал (ПВ-концентрат) был стерилен и содержал морфологически полноценный вирус. Скопления вирионов характеризовались
четко выраженными пепломерами, повреждающего действия процедуры
очистки и концентрирования на вирус НБ не наблюдали (рис. 1).
В процессе ультрафильтрации объем ВСМ уменьшался по сравнению с первоначальным в среднем в 10 раз, содержание общего белка снижалось на 65-85 %. Содержание белковых примесей в концентрате было
существенно ниже, чем в исходным материале, низкомолекулярные фракции полностью отсутствовали (рис. 2). Величина инфекционной активности концентрата составляла в среднем 9,9lg ЭИД50/мл, гемагглютинирующая активность варьировала от 1:2048 до 1:8192 ГАЕ/мл. Значительное
увеличение ГАА вируса (в отдельных случаях до 180 %), возможно, связано с удалением в процессе ультрафильтрации ингибиторов гемагглютининов (8). Косвенным подтверждением наличия ингибитора в фильтрате была его способность снижать титры ГАА в ВСМ. В опытах по выяснению
влияния предполагаемого ингибитора ГАА на иммуногенность ЭД50 (эффективная доза для цыплят 15-20-суточного возраста породы белый леггорн, обеспечивающая 50 % защиты) у вакцин из неконцентрированного
вируса, вирусного концентрата и вирусного концентрата, смешанного с
фильтратом (1:1), составила соответственно 6,2lg ЭИД50/мл, 7,1lg ЭИД50/мл
и 6,3lg ЭИД50/мл.
Как было установлено, очищенный и концентрированный вируссодержащий материал может быть использован для конструирования ассоциированной живой вакцины против ньюкаслской болезни и инфекционного ларинготрахеита птиц. Выбор второго компонента обусловлен периодически возникающей сложной эпизоотической обстановкой на птицефабриках в разных регионах страны, требующей проведения одновременной вакцинации против НБ и ИЛТ.
Использование концентрата вируса НБ позволяло
избежать разбавления вируссодержащего материала ИЛТ,
который содержит гомогенизированные хориоаллантоисные оболочки вместе с экстраэмбриональной жидкостью
РЭК. Вакцина обеспечивала
защиту птицы от 1000 ЛД50
вируса НБ (штамм Т) и вируса ИЛТ (штамм 24а) (соответственно на 100 и 90 %).
В настоящее время разрабоРис. 2. Гель-хроматограммы образцов до и после ульттанная нами ассоциированная
рафильтрации препарата вируса ньюкаслской болезни:
вакцина против ньюкаслской
1 ? концентрат, 2 ? фильтрат, 3 ? исходный маболезни и инфекционного латериал.
ринготрахеита птиц внедрена
в ветеринарную практику и защищена патентом РФ (9).
Итак, очистка и концентрирование эмбриональной жидкости куриных эмбрионов, содержащей вирус ньюкаслской болезни, методом ультрафильтрации на полых волокнах обеспечивает получение препарата, обладающего высокой биологической активностью, что позволяет использовать его в качестве основного компонента ассоциированных вакцин (живых и инактивированных) против вирусных болезней птицы.
52
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
ЛИТЕРАТУРА
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
К н и з е А.В., Ф и л о м а т о в а В.А. Анализ структуры мирового ареала ньюкаслской болезни и пространственно-динамический прогноз на территорию России. Ветеринарный консультант, 2007, 14: 6-72.
Проведение противоэпизоотических мероприятий. Ежегодный доклад Минсельхоза России (2007 г.) «Состояние и меры по развитию агропромышленного комплекса Российской Федерации». Птицефабрика, 2009, 1-2: 35.
Ф и с и н и н В.И. Стратегические тенденции развития яичного и мясного птицеводства России. Мат. IV Межд. вет. конгресса по птицеводству. М., 2008: 4-22
Т и х о н о в И.В., Р у б а н Е.А., Г р я з н е в а Т.Н. и др. Биотехнология /Под ред.
Е.С. Воронина. СПб, 2008.
Г р а ч е в а И.М., Г р а ч е в Ю.П., М о с и ч е в М.С. и др. Лабораторный практикум по технологии ферментных препаратов. М., 1982.
К о р о в и н Р.Н., З е л е н с к и й В.П., Г р о ш е в а Г.А. Лабораторная диагностика птиц. М., 1989.
А ш м а р и н И.П., В о р о б ь е в А.А. Статистические методы в микробиологических
исследованиях. Л., 1962.
К р а ш е н ю к А.И., Г о р е ц к а я Т.И. Концентрирование и очистка вируса ньюкаслской болезни методом микрофильтрации и эксклюзивной жидкостной хроматографии. Acta Virologica, 1988, 32: 353-357.
С л о б о д е н ю к М.И., А й р а п е т о в Р.Г., М а л у ш к о В.В. Способ получения
комбинированной вакцины против ньюкаслской болезни и инфекционного ларинготрахеита птиц. Патент RU 2 106 52. Приоритет от 16.06.93. Опубл. 10.03.98. Бюл. «Изобретения (заявки и патенты)», 1998, № 7: 162.
ГНУ Всероссийский научно-исследовательский
технологический институт биологической
промышленности Россельхозакадемии,
Поступила в редакцию
28 мая 2009 года
141142 Московская обл., Щелковский р-н, п/о Кашинцево,
e-mail: [email protected]
METHODS OF MEMBRANE DIVISION OF VIRUS CONTAINING
SUSPENSION DURING PRODUCTION OF VACCINE AGAINST
BIRD DISEASES
T.A. Skotnikova, E.F. Tokarik, A.Ya. Samuilenko
Summary
By the example of infected allantoidal fluid of chicken embryos the authors investigated
the efficiency of microfiltration methods (nuclear and fluoroplastic membranes, ultrafiltration on
hollow fibers), purification and concentration of Newcastle disease virus (La-Sota strain). The
method of concentration by ultrafiltration on hollow fibers ensures the isolation of virus with high
biological activity, that permit to its usage as main component of combined vaccines against virus
diseases of birds.
Научные конференции
МЕЖДУНАРОДНАЯ НАУЧНАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ
«ДОСТИЖЕНИЯ В ГЕНЕТИКЕ, СЕЛЕКЦИИ И ВОСПРОИЗВОДСТВЕ
СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ЖИВОТНЫХ»
Конференция была проведена 8-10 июня 2009 года в ГНУ Всероссийский
НИИ генетики и разведения сельскохозяйственных животных Россельхозакадемии (ГНУ ВНИИГРЖ, г. Санкт-Петербург?Пушкин).
Представленные доклады затрагивали современные проблемы и результаты исследований по
генетике, селекции и разведению в молочном и мясном скотоводстве, коневодстве, свиноводстве, овцеводстве, птицеводстве, пушном звероводстве, рыбоводстве и пчеловодстве.
196601 г. Санкт-Петербург?Пушкин, Московское ш., 55а
Тел.: + 7 (812) 451-76-63; е-mail: [email protected]
С материалами прошедшей конференции можно ознакомиться на сайте института.
www.vniigen.ru 53
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ БИОЛОГИЯ, 2009, № 6
Биохимические механизмы антиоксидантной защиты
УДК 636.4.033:636.084.412:612.015.6:577.152.1
АКТИВНОСТЬ КАТАЛАЗЫ КРОВИ У ПОРОСЯТ В СВЯЗИ
С ФИЗИОЛОГИЧЕСКИМ СОСТОЯНИЕМ НА ФОНЕ РАЗНОЙ
ОБЕСПЕЧЕННОСТИ РАЦИОНОВ ВИТАМИНАМИ А И Е
С.В. ГРИЩУК
В условиях научно-производственных опытов на помесных (ландрас и крупная белая) и
чистопородных (крупная белая) поросятах в период послеотъемного стресса изучали динамику
активности каталазы в связи с выбраковкой животных по состоянию здоровья и обеспеченностью
рациона витаминами А и Е.
Ключевые слова: поросята, витамины А и Е, активность каталазы крови и печени,
связь активности каталазы с состоянием здоровья поросят, ?-токоферол, ?-токоферилхинон.
Key words: piglets, vitamins A and E, blood and liver catalase activity, relationship of catalase activity with health of piglets, ?-tocopherol, ?-tocopherol quinine.
Известно, что каталаза разрушает Н2О2 за счет диспропорционирования двух молекул субстрата с образованием двух молекул Н2О и одной
молекулы О2. При достаточно простой технике анализа определение активности каталазы связано с большими трудностями, поскольку перекись
водорода при температуре выше 10 °С чрезвычайно агрессивна по отношению к ферментному белку, вследствие чего возрастает погрешность измерения. В этой связи, помимо проведения реакции при 0-10 °С (1), предлагалось сократить период контакта перекиси с образцом гемолизированной
крови до 1 или 15 с (2). Концентрация перекиси водорода в реакционной
среде, как правило, очень большая: в классическом методе А.Н. Баха и
С.Р. Зубковой (3) ? 1 % (на анализ 2 мл Ѕ 10 мг/мл = 20 мг), С.И. Крайнева ? 0,85 % (на анализ 5 мл Ѕ 8,5 мг/мл = 42,5 мг). В организме каталаза действует как пероксидаза, поскольку концентрация Н2О2 в тканях невысока (4). В методе В.И. Дудина (5) (колориметрическое определение количества перекиси водорода с реактивом Фолина) перекись водорода используется в концентрации 1,5 мМ (на анализ 1 мл Ѕ 51 мкг/мл = 51 мкг),
то есть имеются основания полагать, что таким образом определяется активность каталазы как пероксидазы. В реакционную среду восстановители
не добавляются, и в качестве восстановителя может выступать другая молекула перекиси водорода, фенолы или гидрохиноны (например, ?-токоферилгидрохинон). При этом активностями истинных пероксидаз как малыми величинами можно пренебречь.
Интересно отметить, что ряд эффектов витамина Е объясняется его
способностью регулировать биосинтез гема, что не может не влиять на
статус каталазы как гемсодержащего фермента (6, 7). Мы воспользовались
колориметрическим методом при анализе каталазной активности гемолизированной крови поросят, получавших разные дозы витамина Е (D,L-?-токоферилацетата) для противодействия послеотъемному стрессу.
Целью представляемой работы было изучение механизма участия
витаминов А и Е в регуляции активности каталазы.
Методика. Первый научно-производственный опыт выполняли на
свинокомплексе «Кузнецовский комбинат» (Московская обл.), где изучали
возможность и целесообразность применения иммуностимулирующих доз
витамина Е для купирования послеотъемного стресса. Определение показателя жизнеспособности основывалось на данных о выбраковке поросят
ветеринарной службой по состоянию здоровья (легочные нарушения). Объ54
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
ектами исследования были поросята-помеси (породы ландрас и крупная
белая) в возрасте от 28 до 50 сут (5 групп по 52 гол. в каждой). Комфортность содержания поросят падала от I к V группе. В этом опыте, проводившемся в зимний период, размещение поросят V группы у бетонной
стены с окнами и вентиляторами было наиболее неблагоприятным в отношении угрозы простудных заболеваний, I группы (контроль) ? наиболее комфортным. Контрольные особи получали комбикорма СК-3 и СК-4
без добавок витамина Е, остальные ? D,L-?-токоферилацетат в количестве 100, 247, 433 и 712 мг/кг корма (соответственно II, III, IV и V группа)
(значения приведены по результатам прямого химического анализа).
Второй опыт проводили в Республике Беларусь на свинокомплексе «Боровица» Дрогиченского комбикормового завода (Ивановский р-н,
Брестская обл.) для изучения влияния разных доз витаминов А и Е на
активность каталазы в цельной гемолизированной крови и в сыворотке
крови, исходя из предположения об эритроцитарном происхождении каталазы в сыворотке крови. По принципу аналогов по массе сформировали 5 групп 30-35-суточных поросят крупной белой породы по 120 гол. в
каждой. Поросята I (контрольной) группы получали основной рацион
(ОР) в соответствии с возрастными нормами и комбикорма СК-3 или
СК-4, содержащие витамины А (30 000 МЕ/кг корма) и Е (30 мг/кг корма), без дополнительных добавок к рациону витаминов А и Е, II и IV
групп ? дополнительно D,L-?-токоферилацетат (соответственно 30 и 60
мг/кг корма), III и V ? ретинилацетат (микровит А Промикс-1000, «Adisseo Euroasie») (соответственно 30 000 и 60 000 МЕ/кг корма). Условия
содержания по группам были одинаковыми. Кроме того, на двух группах
поросят этой партии (по 10 гол. в каждой), убитых в 105-суточном возрасте, изучали активность каталазы в цельной крови и в гомогенатах печени в зависимости от физической формы витамина E (порошок и раствор в растительном масле) при одинаковых дозах его скармливания (30
мг/кг корма) в течение 45 сут (60-105-е сут).
Для уточнения характера прямого взаимодействия токоферола с
перекисью водорода провели опыт in vitro. В первом варианте для оценки
взаимодействия в водной среде ?-токоферол (6 мг) солюбилизировали в 25
мл перекиси водорода (3 % водный раствор) с использованием силикагеля
(1,5 г). Через 12 ч перемешивания липидную часть экстрагировали бензолом, который упаривали, а остаток растворяли в гексане для проведения
высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ). Во втором варианте ?-токоферол (6 мг) растворяли в этаноле (18 мл), приливали 2 мл 3 %
водного раствора Н2О2 и инкубировали 10 ч, 1 и 10 сут.
Кровь для анализа брали из хвостовой артерии (первый опыт) в 50суточном и из аорты (второй опыт) в 105-суточном возрасте. В плазме крови
определяли концентрацию ретинола и ?-токоферола с использованием
ВЭЖХ на хроматографе Милихром (Россия) со стальной колонкой 120Ѕ2 мм;
адсорбент ? Силасорб-600 (Чешская Республика), размер гранул 6,0 мкм,
элюент ? смесь гексан : серный эфир : метанол (89:10:1). Эту же технику
применяли при анализе ?-токоферола (8). Активность каталазы в цельной
крови, в печени и сыворотке крови оценивали, как описано в литературе (5).
Статистическую обработку данных выполняли в соответствии с методикой, изложенной в монографии Е.К. Меркурьевой (9).
Результаты. В первом опыте в период послеотъемного стресса не
выявили существенных различий между группами по среднесуточным
приростам живой массы поросят, за исключением животных, получавших
максимальную дозу витамина Е (712 мг D,L-?-токоферилацетата), у которых этот показатель был достоверно ниже (P < 0,001), чем у особей из I
группы (107±6 против 139±7 г в контроле). То есть предполагаемый эф55
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
фект витамина Е как антистрессора в период после отъема поросят, когда,
в частности, наблюдается торможение роста молодняка, не проявился. В
этом варианте на результаты повлияла некомфортность содержания, а
сверхдоза витамина Е не оказала иммунностимулирующего действия.
Резкие изменения концентрации ?-токоферола в плазме крови поросят зафиксировали только при введении в рацион D,L-?-токоферилацетата в дозе 100 мг/кг корма у поросят из II группы по сравнению с особями из I (1,66±0,36 против 0,13±0,02 мкг/мл; P < 0,02). При этом разница
между группами по содержанию витамина Е в корме была 17-кратной (в
контроле корм содержал только фоновое количество природного ?-токоферола ? 5,8 мг/кг корма). Дальнейшее увеличение дозы витамина Е не
приводило к заметному увеличению концентрации ?-токоферола в плазме
крови, но даже максимальная доза (V группа) не обеспечила ее повышения (показатель ? 2,48±0,41 мкг/мл) до значений, которые считаются
иммуноактивными ? 3 мкг/мл (10). Несомненная причина этого ? невысокая поедаемость кормов в период послеотъемного стресса.
Как уже отмечалось, каталаза относится к гемсодержащим ферментам (четыре гемовые группы на молекулу) и характеризуется очень
высоким числом оборотов: одна молекула способна разложить 2 600 000
молекул Н2О2 в минуту. В нашем опыте наименьшую активность каталазы наблюдали у поросят, получавших D,L-?-токоферилацетат в количестве 100 мг/кг корма. Повышение дозы витамина Е приводило к статистически достоверному увеличению активности каталазы в цельной гемолизированной крови (для III группы относительно I, V относительно I, IV относительно II, V относительно II, IV относительно III и V относительно
III ? соответственно Р = 0,004; Р < 0,0001; Р = 0,002; Р = 0,0001; Р = 0,024
и Р = 0,001). Поскольку D,L-?-токоферилацетат поросятам из I группы в
корм не добавляли при низком естественном фоне ?-токоферола (5,8 мг/кг
корма), у них причиной повышения активности каталазы в цельной гемолизированной крови мог послужить дефицит витамина Е.
Нами была выявлена тесная положительная корреляция (r = 0,87;
P < 0,001) между индивидуальной величиной активности каталазы в гемолизированной крови
у 25 поросят (по 5 животных из каждой группы) и соответствующими
показателями выбраковки по группам (рис. 1),
Рис. 1. Зависимость активности каталазы в гемолизированной
крови у клинически здоровых поросят-помесей (породы ландтогда как концентрация
рас и крупная белая) от частоты выбраковки по легочным за?-токоферола в плазме
болеваниям в соответствующих группах (А) и корреляция мекрови коррелировала с
жду активностью каталазы в крови и печени поросят (Б) (научно-производственный опыт, свинокомплекс «Кузнецоввыбраковкой поросят гоский комбинат», Московская обл.). Описание групп см. в
раздо слабее (r = 0,49;
разделе «Методика».
P < 0,05). В итоге зависимость между концентрацией ?-токоферола в плазме и активностью каталазы в гемолизированной крови была весьма незначительной (r = 0,31;
P > 0,05).
Выяснилось также (второй опыт, дополнительные группы), что между
активностью каталазы в гемолизированной крови и гомогенатах печени существует обратная зависимость (r = ?0,67, P = 0,001). Известно, что между
кровью и печенью происходит обмен регуляторными биохимическими аген56
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
тами; возможно, подобные функции выполняет ?-токоферилхинон.
Во втором опыте мы выявили очень высокую (по сравнению с первым опытом) активность каталазы в эритроцитах, что соответствовало доле выбраковки заболевших поросят (в контроле ? 30 %). В гемолизированной цельной крови в связи с включением в рацион поросят витамина
А или Е этот показатель в основном снижался (рис. 2). При этом межгрупповые различия по большей части оказывались статистически достоверными (III группа относительно I, IV относительно I, V относительно I,
III относительно II, IV относительно II и V относительно II соответственно Р = 0,0313; Р < 0,0001; Р = 0,0001; Р = 0,0067; Р < 0,0001 и Р < 0,0001).
Рис. 2. Активность каталазы в цельной крови (А), сыворотке крови (Б) и их соотношение (В)
в зависимости от обеспеченности рационов витаминами А и Е по группам поросят крупной белой породы (научно-производственный опыт, свинокомплекс «Боровица», Республика Беларусь). Описание групп см. в разделе «Методика».
Активность каталазы в сыворотке крови тех же поросят по сравнению с аналогичным показателем для цельной крови оказалась весьма невелика (см. рис. 2) при статистически достоверных различиях между группами: для III относительно I, IV относительно I, V относительно I, III
относительно II, IV относительно II и V относительно II ? соответственно Р = 0,0089; Р = 0,0181; Р = 0,0061; Р = 0,0049; Р = 0,01 и Р = 0,0036.
Между активностью фермента в сыворотке крови и в эритроцитах отмечалась отрицательная корреляция (r = ?0,89; P < 0,001). Поскольку в сыворотке крови фермент имеет эритроцитарное происхождение, выявленная
обратная зависимость между его активностью в гемолизированной крови и
сыворотке дополнительно указывает на ведущую роль каталазы эритроцитов в защите организма от повреждающего действия продуктов перекисного окисления липидов (ПОЛ).
В научной литературе имеются сведения о взаимосвязи между содержанием перекиси водорода и концентрацией ?-токоферола в крови
(11). Введение в кровь перекиси водорода приводит к исчезновению ?токоферола. Каталаза при внесении до добавления перекиси устраняет этот
эффект, после добавления ? не влияет на количество ?-токоферола. Добавленная в кровь перекись водорода может вступать в реакцию Фентона c
Fe2+, которая сопровождается образованием очень токсичного продукта ?
гидроксидного радикала ОН?, способного атаковать любое соединение, в
том числе ?-токоферол. Возможно, отмеченный выше нелинейный характер изменения концентрации ?-токоферола в плазме крови при повышении концентрации D,L-?-токоферилацетата обусловлен именно образованием активных форм кислорода.
57
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
Перекись водорода опасна тем, что в отличие от супероксиданиона
легко проникает через мембраны. Она участвует как в окислительных, так
и в восстановительных реакциях (12):
-e - O-.
.
- +e-e - H O +eHO
HO
+
2HO + H2O
2 2
+
-2H
+2H
В клетках эукариотов образование активных форм кислорода происходит в реакциях, катализируемых НАДФН-оксидазой и некоторыми другими специализированными оксидазами (13). Увеличение интенсивности
синтеза активных форм кислорода выше определенного уровня вызывает
окислительный стресс, сопровождающийся усилением перекисного окисления липидов, окислительной модификации белков и нуклеиновых кислот.
Упомянутые выше свойства позволяют перекиси водорода участвовать
в качестве кофактора в пероксидазных реакциях, вследствие чего in vivo при
очень невысокой концентрации Н2О2 и достаточном количестве других доноров каталаза, как уже отмечалось, действует исключительно как пероксидаза
(4). Активные формы кислорода (супероксиданион) служат катализаторами
окисления ?-токоферола молекулярным кислородом (8). Этот многостадийный процесс, в частности, ведет к образованию ?-токоферилхинона. В то же
время механизм действия Н2О2 может быть иным из-за образования при ее
распаде чрезвычайно активного гидроксидного радикала. Достаточно давно
была предложена схема окисления ?-токоферола в ?-токоферилхинон через
хинонметин в свободнорадикальных процессах (14).
При сравнении in
vitro влияния перекиси водорода, добавленной к ?токоферолу, на количество ?-токоферола и ?токоферилхинона в смеси, оказалось, что в водном растворе у первого
оно изменялось мало, у
второго ? заметно увеличивалось (с 0 до 5 %),
в спиртовом ? у обоих
соединений оно практиРис. 3. УФ-спектры ?-токоферола (А, 1), ?-токоферилхически не изменялось (коннона (Б, 1) и веществ, обнаруженных при добавлении in vitro к
центрация второго состав?-токоферолу Н2О2 в спиртовой (2) и водной (3) среде.
ляла 0,25-0,30 %). Следовательно, прямого окисления ?-токоферола за счет перекиси водорода практически не происходит. Меньшее образование ?-токоферилхинона в спиртовой среде обусловлено тем, что спиртовый гидроксил в молекуле этанола
хорошо нейтрализует свободные радикалы. На рисунке 3 представлены УФспектры продуктов, обнаруженных после контакта ?-токоферола с перекисью водорода в спиртовой и водной среде.
Таким образом, повышение активности каталазы в образцах крови
при малых концентрациях субстрата может служить субклиническим показателем состояния животных, что объясняется усилением свободнорадикальных процессов при наличии скрытых воспалений, а также положительно коррелирует с частотой выбраковки. С увеличением дозы витаминов Е и А в рационе активность каталазы в гемолизате цельной крови
снижается, в сыворотке крови ? наоборот, повышается, причем корреляция между этими показателями отрицательная и очень высокая (r = ?0,89;
O2
58
2
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
P < 0,001), свидетельствующая о том, что уменьшение активности каталазы с повышением обеспеченности поросят витаминами А и Е приводит к
усилению ее выхода из эритроцитов в сыворотку крови. При этом между
активностью каталазы в гемолизированной крови и в гомогенатах печени обнаружена обратная зависимость, указывающая на наличие координации между этими двумя основными источниками фермента в организме, возможно, за счет вторичного мессенджера. Поскольку также показано, что in vitro в присутствии Н2О2 не происходит заметного окисления ?токоферола, его окисление в крови под влиянием перекиси водорода, по
всей видимости, осуществляется ферментативно или в реакции Фентона с
Fe2+, которая сопровождается образованием очень токсичного гидроксидного радикала. Эти данные подчеркивают важность проблемы оптимальной обеспеченности рационов витаминами A и E, необходимой для более
точной коррекции физиологического состояния животных, в том числе,
возможно, через влияние на метаболизм ?-токоферилхинона (15).
ЛИТЕРАТУРА
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
С а м н е р Д.Б., С о м е р с Г.Ф. Химия ферментов и методы их исследования. М.,
1948.
К р а й н е в С.И. Определение каталазной активности гемолизированной крови при
односекундном и пятнадцатисекундном сроках реакции с перекисью водорода. Лаб. дело, 1962: 13-18.
Б а х А.Н. Сб. избр. тр. Л., 1937.
У а й т А., Х е н д л е р Ф., С м и т Э. и др. Основы биохимии. М., 1981.
Д у д и н В.И. Способ определения каталазы крови. Авт. св. СССР № 1399682 от
01.02.1988.
C a a s i R.H., H a u s w i r t h J.W., N a i r P.P. Biosynthesis of heme in vitamin E deficiency. Ann. N.Y. Acad. Sci., 1972, 203: 93-102.
N a i r P.P. Vitamin E and metabolic regulation. Ann. N.Y. Acad. Sci., 1972, 203: 53-61.
Д у д и н В.И. Биохимия витамина Е и связанных с ним биологически активных
веществ. М., 2004.
М е р к у р ь е в а Е.К. Биометрия в животноводстве. М., 1964.
J e n s e n M. Vitamin E and the growing pig. Uppsala: Swed. Univ. Agr. Sci., 1989, 150:
3710-3715.
S z a b o S.J., M e n g e l C.E. Effect of diet and in vivo hyperoxia on plasma tocopherol
levels. Am. J. Med. Sci., 1968, 255: 132-136.
С а м у и л о в В.Д., Б е з р я д н о в Д.В., Г у с е в М.В. и др. Н2О2 ингибирует рост
цианобактерий. Биохимия, 1999, 64(1): 60-67 .
Т у р п а е в К.Т. Активные формы кислорода и регуляция экспрессии генов. Биохимия, 2002, 67(3): 339-352.
T a p p e l A.L. Vitamin E and free radical peroxidation of lipids. N.Y. Acad. Sci., 1972, 203: 12-28.
Д у д и н В.И., Г р и щ у к С.В., С а к о в ц е в а Т.В. Об участии ?-т??коферилхинона
и убихинона в регуляции процессов роста у свиней и птицы. С.-х. биол., 2008, 6: 53-58.
ГНУ Всероссийский НИИ физиологии,
биохимии и питания сельскохозяйственных
животных Россельхозакадемии,
Поступила в редакцию
22 июля 2008 года
249013 Калужская обл., г. Боровск,
e-mail: [email protected]
CATALASE ACTIVITY IN PIGLETS BLOOD IN CONNECTION WITH
PHYSIOLOGICAL STATE ON THE BACKGROUND OF
VARIOUS CONTENT OF A AND E VITAMINS IN RATIONS
S.V. Grishchuk
Summary
In the conditions of scientific-practical experiment on piglets of the Landras and Big
White hybreeds and Big White breed during the weaning stress the author investigated a dynamics
of catalase activity in connection with animals draft out on health state and content of A and E
vitamins in rations.
59
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ БИОЛОГИЯ, 2009, № 6
УДК 636.4:591.11:636.087.72
О РАЗВИТИИ НЕКОМПЕНСИРОВАННОГО РАЗРУШИТЕЛЬНОГО
ОКИСЛИТЕЛЬНОГО СТРЕССА У ПОРОСЯТ И АНТИОКСИДАНТНОМ
ЭФФЕКТЕ СЕЛЕНОПИРАНА
В.И. МАЙСТРОВ2, Н.С. ШЕВЕЛЕВ2, Т.П. ТРУБИЦИНА1
С использованием спонтанного и стимулированного вариантов теста с нитросиним тетразолием (НСТ-тест) у поросят ландрас Ѕ крупная белая и крупная белая Ѕ крупная белая в
разном возрасте определяли динамику развития свободнорадикальной патологии при стрессе, сопровождающем отъем и перегруппировку. Показано терапевтическое действие селенопирана при
некомпенсированном разрушительном окислительном стрессе.
Ключевые слова: поросята, отъем, перегруппировка, стресс, НСТ-тест, селенопиран.
Key words: piglets, weaning, regrouping, stress, NBT-test, selenopyrane.
После того, как B.N. Park с соавт. (1) показали значение реакции
нитросинего тетразолия (НСТ) с активированными полиморфноядерными
лейкоцитами (нейтрофилами) для распознавания инфекционного воспаления, она получила широкое распространение в клинической практике
(2, 3). В то же время работы по изучению влияния стресса на показатели
НСТ-теста немногочисленны, а полученные при этом данные весьма противоречивы: после стрессорных воздействий отмечалось то резкое повышение (4-8), то сильное снижение этих показателей (9, 10), в том числе
после стрессорных воздействий без нейтрализации реакции НСТ с макрофагами (11).
Целью нашей работы было проследить за изменениями НСТ-теста
как до отъема или перегруппировки, так и после них в суточной или многосуточной динамике.
Методика. Объектом исследований в 1-м опыте служили помесные
поросята (ландрас Ї крупная белая), которых отнимали от трех свиноматок в 60-суточном возрасте полным гнездом до последующей перегруппировки. Перегруппировку проводили в возрасте 70-80 сут (через 10-20 сут
после отъема) из трех пометов (по 4-5 особей из каждого). В опытную
группу отбирали только свинок (для изучения после полового созревания).
Кровь для исследования брали из краниальной полой вены до и через 1, 2
и 8 сут после перегруппировки. Начиная с даты перегруппировки, на основании этологических наблюдений устанавливали ранг каждой особи из
опытной группы.
Во 2-м опыте при изучении начального изменения активности полиморфноядерных лейкоцитов у помесных поросят их отнимали гнездом в
60-суточном возрасте. Кровь брали из сосудов хвоста непосредственно при
отъеме, а также через 1, 3, 6 и 24 ч после отъема.
В 3-м опыте использовали выравненный по живой массе при
рождении и отъеме помет из 12 поросят (крупная белая Ѕ крупная белая) от одной свиноматки. Поросята были пронумерованы от переднего
правого грудного (№ 1) до заднего левого брюшного (№ 12) соска (правые
соски ? нечетные, №№ 1-11, левые ? четные, №№ 2-12), что позволяло
до некоторой степени учитывать ранг животных (известно, что поросята
высокого ранга занимают, как правило, передние соски, низкого ? задние). Поросятам четных (левых) сосков за 2 сут до отъема вводили внутримышечно по 3 мл высокорафинированного подсолнечного масла «Аведовъ» с растворенным селенопираном (10 мг). В контроле (поросята не60
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
четных правых сосков) вводили то же количество масла без селенопирана.
Отъем поросят проводили в возрасте 30 сут гнездом без перегруппировки.
Кровь брали из краниальной полой вены до отъема, а также через 1, 4, 12
и 21 сут после отъема.
Тест с нитросиним тетразолием (НСТ) в спонтанном варианте в
1-м и 2-м опытах проводили согласно описанию (12). Гепаринизированную кровь инкубировали с НСТ в силиконизированных пробирках, готовили мазки и подсчитывали долю активированных клеток (%) под световым микроскопом («Карл Цейс», Германия; «ЛОМО», Россия) с масляной иммерсией (Ѕ900). Поскольку сообщалось, что наиболее активные
нейтрофилы даже в силиконизированных пробирках прилипают к поверхности (13), в 3-м опыте тест модифицировали: реакцию с НСТ проводили непосредственно на предметном стекле с окрашиванием 0,1 %
нейтральным красным, а не 2,0 % метиленовым зеленым. Кроме того, в
3-м опыте НСТ-тест выполняли как в спонтанном, так и в стимулированном варианте с активированием нейтрофилов опсонизированным зимозаном (13).
Во всех опытах в каждой пробе подсчитывали по 200 нейтрофилов.
Статистическую обработку данных осуществляли с использованием
метода Стьюдента (14).
Результаты. В 1-м опыте (табл. 1) через 1 сут после перегруппировки у всех поросят спонтанно активированные нейтрофилы не выявлялись. Поскольку известно, что отъем и перегруппировка сопровождаются стрессом, полученные данные указывали на супрессию нейтрофилов
стресс-факторами перегруппировки (9).
Кроме того, неожиданно вы1. Доля (%) активированных лейсокой (88,5 %) оказалась исходная
коцитов в крови помесных породоля спонтанно активированных
сят (ландрас Ѕ крупная белая) в
разные сроки после перегруппинейтрофилов у низшей по рангу
ровки
свинки № 15, что обычно характерно для бактериальной инфек№ поро- До перегруп- После перегруппировки
сенка
пировки
1-е сут 2-е сут 8-е сут
ции (1, 2), подтвердить наличие
1
2,5
0
1,0
3,5
которой не удалось. Вместе с тем
2
4,0
0
6,0
4,0
уже через 1 сут наблюдалось пол9
1,5
0
0
8,0
10
2,0
0
2,0
7,5
ное отсутствие таких нейтрофилов,
11
5,0
0
6,0
0,5
что было также характерно для
12
14,0
0
2,0
3,5
13
10,0
0
2,0
0,5
других животных группы. В даль14
3,5
0
1,5
1,5
нейшем у свинки № 15, несмотря
15
88,5
0
1,0
7,5
16
9,5
0
1,0
1,0
на регулярные пробы хряком на
17
6,5
0
0,5
1,5
протяжении 24 сут утром и вече18
8,0
0
2,0
3,5
19
3,5
0
4,0
2,0
ром, не выявлялась половая охота,
40
3,0
0
4,5
4,5
хотя при убое в яичниках было обнаружено девять желтых тел.
При оценке влияния собственно отъема в возрасте 60 сут на показатели спонтанного НСТ-теста (2-й опыт, табл. 2) установили, что уже в
первые часы доля НСТ+-нейтрофилов снижалась до 0-1,0 % на фоне очень
низкой интенсивности связывания красителя. Столь быстрое развитие супрессирующей реакции свидетельствует о зависимости эффекта стрессфактора от функции высших отделов головного мозга. Полученные данные
(см. табл. 1, 2 и 3) согласуются с выводами о том, что в стадии тревоги
нейтрофилы усиленно выбрасывают киллерный запас активных форм
кислорода (АФК) наружу, вследствие чего внутри и на поверхности кле61
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
ток не происходит взаимодействие с НСТ (15, 16). Необходимое условие
этого ? наличие на поверхности нейтрофилов специфического рецептора к указанному стресс-агенту. Как только его концентрация в крови оказывается выше порогового значения, все нейтрофилы выбрасывают запас
АФК наружу, и доля активированных нейтрофилов в реакции с НСТ обычно становится равной 0 %, в отдельных случаях не превышая 0,50-1,00 %
(см. табл. 2).
В 3-м опыте в спон2. Доля (%) активированных лейкоцитов в крови
танном
варианте НСТ-теста
помесных поросят (ландрас Ѕ крупная белая)
(см. табл. 3) у поросят в
в первые часы после отъема
обеих группах (опыт и кон№ поросенПосле отъема
При отъеме
троль) в крови не выявляка
1-й ч
3-й ч
6-й ч 24-й ч
1
2,25
0
0
0
0
лись активированные ней2
3,00
0
0
0
0
трофилы (0 %) (за исклю3
5,50
0
0
0
0
4
6,00
1,00
0
0
0
чением поросенка № 10, у
5
10,00
1,00
1,00
0,50
0
которого показатель соста6
7,00
0
1,00
0,50
0
7
1,50
0
0,50
0
0,50
вил 0,5 % (один НСТ+-нейтрофил на 200 подсчитанных). Однако уже на 4-е сут долю НСТ+-нейтрофилов, равную 0 %, регистрировали только у поросят № 7 и № 12 (соответственно контроль и опыт).
Следует отметить, что полученные данные свидетельствуют о стресс-зависимости этих животных. Стресс-независимых особей, у которых через 1 сут
после отъема и перегруппировки содержание НСТ+-нейтрофилов соответствует норме, мы не обнаружили.
3. Доля (%) активированных лейкоцитов в крови поросят (крупная белая Ѕ крупная белая) после раннего отъема на фоне инъекции селенопирана
Срок отбора пробы
1
До отъема
3,5
После отъема, сут:
1-e
0
4-е
5,0
12-е
10,5
21-е
3,0
Контроль, № поросенка
3
5
7
9
11
2
4
Опыт, № поросенка
6
8
10
12
12,0
11,5
2,5
13,0
16,0
8,0
7,5
15,0
14,5
7,0
12,5
0
3,5
3,5
7,5
0
1,5
2,0
5,5
0
0
41,0
54,5
0
31,5
42,0
13,0
0
38,0
34,5
7,5
0
7,5
9,5
11,5
0
12,5
12,0
8,5
0
3,0
13,5
16,5
0
2,5
5,0
5,5
0,5
8,5
15,0
10,0
0
0
58,0
51,5
На 4-е сут после отъема у большинства поросят (№№ 1, 3, 5 в контроле и №№ 2, 4, 6, 8, 10 в опытной группе) содержание НСТ+-нейтрофилов нормализовалось. Однако у животных № 9 и № 11 наблюдалось
значительное увеличение доли НСТ+-нейтрофилов ? соответственно до
31,5 и 38,0 %, что характерно, как уже отмечалось, для бактериальной инфекции (1, 2). В нашем опыте у поросят не наблюдалось признаков инфекционного заболевания (повышение ректальной температуры, сыпь на коже
и т.д.), то есть возможна иная причина роста изучаемого показателя.
Очевидно, что отсутствие НСТ+-нейтрофилов указывает на выброс
в кровь киллерного потенциала АФК. У большинства поросят до 4-х сут
после отъема такой выброс компенсировался соответствующими механизмами антиоксидантной системы, нормализующими число НСТ+-нейтрофилов.
В то же время у поросят № 9 и № 11 компенсация выброса АФК по какой-то причине не произошла либо произошла частично. Оставшиеся
свободные АФК дали начало цепным реакциям переокисления липидов,
что, в свою очередь, привело к разрушению мембран клеток эндотелия сосудов миокарда, скелетных мышц и, возможно, других тканей. Далее содержимое этих клеток полностью или частично поступило в кровь и (подобно тому, что происходит при воспалениях) было опознано нейтрофи62
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
лами как чужеродный объект. В результате большая доля нейтрофилов
оказалась в активированном состоянии, которое продолжалось не менее
12 сут после отъема поросят.
Поросята № 7 и № 12, очевидно, могут быть охарактеризованы как
более стресс-зависимые, чем животные № 9 и № 11, поскольку у первых
НСТ+-нейтрофилы выявлялись не ранее 4-х сут после отъема, то есть выброс АФК из клеток происходил в течение более продолжительного времени. Поэтому период повышенной активности нейтрофилов у поросят
№ 7 и № 12 продлился, по-видимому, дольше ? возможно, еще и потому,
что активированные нейтрофилы постоянно выбрасывают наружу некоторое количество АФК (17). Этим поддерживается неравновесие в оксидантно-антиоксидантной системе у поросят-отъемышей в пользу оксидантов
(АФК). У остальных животных (№№ 1, 3, 5 в контрольной группе и №№ 2,
4, 6, 8, 10 ? в опытной) стресс, вызванный ранним отъемом, вероятно, не
привел к тяжелым последствиям, поскольку доля НСТ+-нейтрофилов во все
сроки отбора проб крови не превышала норму. По нашим данным, нормой
следует считать 1,5-16,5 % (без усреднения показателей, часто искажающего
оценку реально происходящих процессов).
Отметим также, что поросята с повышенной долей НСТ+-нейтрофилов
занимали задние соски, то есть имели более низкий ранг. Возвращаясь к
данным по свинке № 15 (см. табл. 1) с содержанием НСТ+-нейтрофилов
88,5 % перед перегруппировкой, следует считать, что к 9-м сут после отъема (перед перегруппировкой) у нее сформировался ответ нейтрофилов на
стресс на фоне статуса низшей по рангу в группе. То есть свинка № 15 тяжело перенесла отъем в 60-суточном возрасте, что сопровождалось развитием некомпенсированного разрушительно-окислительного стресса (НРОС)
высокой напряженности. То же относится к поросятам №№ 7, 9, 11 и 12
(см. табл. 3), которые тяжело перенесли стресс раннего отъема (в возрасте
30 сут) с той разницей, что напряженность стресса у них, вероятно, была
меньше.
Обращает на себя внимание факт, что в опытной группе на фоне
применения селенопирана только один поросенок тяжело перенес стресс
раннего отъема, тогда как в контроле таких животных было в 3 раза больше. По-видимому, селенопиран оказал мощную поддержку антиоксидантной системе. В этом отношении селенопиран выступает типичным «мусорщиком» (англ. scavenger), устраняющим цепные реакции переокисления липидов, инициированные АФК.
Как и следовало ожидать, у всех поросят доля активированных нейтрофилов в стимулированном варианте НСТ-теста (табл. 4) была значительно больше, чем в спонтанном (для сравнения см. табл. 3), и, кроме
того, у всех животных оказалась намного выше до отъема, чем спустя
24 ч. Представляет также интерес анализ причин, по которым этот показатель через 24 ч не равен 0 % (что наблюдается в спонтанном варианте
НСТ-теста).
Мы предположили существование на поверхности нейтрофила рецепторов к агенту, действующему на отделы головного мозга при психоэмоциональном стрессе, вследствие чего активированные нейтрофилы выбрасывают в кровь запасы АФК, однако это не отмечается в стимулированном варианте НСТ-теста (в противном случае все активированные
нейтрофилы в пробе крови через 24 ч после отъема должны были высвободить АФК еще до постановки реакции с НСТ). Иными словами, всегда
имеется некая популяция нейтрофилов (см. табл. 3 и 4), которая может
быть дополнительно простимулирована опсонизированным зимозаном по
63
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
типу дыхательного взрыва. Такие нейтрофилы будут выбрасывать супероксидный анион кислорода, который, в свою очередь, начнет реагировать с
НСТ, формируя кристаллы зимозана на поверхности и внутри клеток.
В стимулированном варианте НСТ-теста, в котором результат оценивается по принципу «больше?меньше» (в отличие от спонтанного, где
реализуется принцип «все или ничего»), не может быть получена информация о НРОС для каждого животного индивидуально и требуется наличие группы особей с усреднением для оценки статистической достоверности различий. В то же время в наших исследованиях средние показателям
в стимулированном варианте НСТ-теста в контроле и опыте (инъекция
селенопирана) не различались во все сроки, в то время как в спонтанном
диагноз НРОС был поставлен трем животным, не получавшим селенопирана, и одному получавшему. Некоторое достоверное снижение среднего показателя наблюдали только на 1-е сут.
4. Доля (%) активированных лейкоцитов в крови поросят (крупная белая Ї крупная белая) после раннего отъема на фоне инъекции селенопирана в варианте стимулированной реакции с нитросиним тетразолием
Срок отбора пробы
1
До отъема
12,5
После отъема, сут:
1-e
2,5
4-е
11,5
12-е
42,0
21-е
12,5
3
Контроль, № поросенка
5
7
9
11
среднее
2
4
Опыт, № поросенка
6
8
10
12 среднее
47,5 32,5 14,5 21,0 18,5
24,4±7,1
10,5 27,5 10,5 32,0 19,5
22,5
22,1±12,4
4,0 1,5 3,5 7,0 8,5
18,0 32,0 12,5 31,0 47,5
13,0 15,5 42,5 42,5 50,0
42,5 14,0 53,0 17,5 35,0
4,5±2,5
25,4±12,8
34,3±14,4
29,1±15,4
2,0 2,5 5,5 7,5
32,5 14,0 19,5 21,0
37,5 39,0 24,5 13,5
14,5 22,5 21,0 37,5
1,5
4,5
54,5
53,5
5,2±3,7
20,5±9,7
35,0±13,0
27,4±14,3
12,0
31,5
41,0
13,5
Обычно результаты, полученные в стимулированном варианте НСТтеста, трактуют как показатель степени максимально возможной в текущих условиях активации нейтрофилов. Подчеркнем, что спонтанный вариант НСТ-теста, позволивший с использованием относительно простого
приема установить факт НРОС индивидуально для животного (18), в наших опытах оказался намного более информативным стимулированного и
пригодным для клинических анализов. Нам также удалось показать, что
при стрессе в спонтанном НСТ-тесте может отмечаться как резкое снижение, так и резкое повышение доли НСТ+-нейтрофилов, что зависит от
срока отбора крови для анализа и состояния оксидантно-антиоксидантной
системы.
Итак, у всех поросят в период отъема и перегруппировки возникает
окислительный стресс (у некоторых животных он носит характер некомпенсированного разрушительного окислительного стресса ? НРОС). В период
раннего отъема (30 сут) половина животных гнезда, имеющих более низкий
ранг, оказалась в состоянии НРОС. В то же время у аналогов того же помета, получавших селенопиран в пролонгированной форме (10 мг/гол.),
НРОС развился только у одного животного (причем самого низкого ранга)
из шести. Это свидетельствует о мощном действии селенопирана как антиоксиданта, что, однако, обнаруживается только в спонтанном варианте
реакции нейтрофилов с нитросиним тетразолием (НСТ-тест). Необходимо
подчеркнуть, что все животные, у которых отмечалось высокое содержание активированных нейтрофилов, указывающее на развитие НРОС, имели низкий и низший ранги.
Авторы выражают благодарность профессору В.А. Галочкину (Всероссийский
НИИ физиологии, биохимии и питания сельскохозяйственных животных, г. Боровск,
Калужская обл.) за предоставленный препарат селенопирана, а также указание на
его возможную дозировку и способ введения.
64
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
ЛИТЕРАТУРА
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
P a r k B.N., F i k r i g S.M., S m i t h w i c k E.M. Infection and nitroblue-tetrazolium
reduction by neutrophils. Lancet, 1968, 2: 532-534.
М а я н с к и й А.Н., Г а л и у л л и н А.Н. Реактивность нейтрофила. Казань, 1984.
М а я н с к и й А.Н., М а я н с к и й Д.Н. Очерки о нейтрофиле и макрофаге. 2-е изд.
Новосибирск, 1989.
G r e i g H.B. The nitroblue tetrazolium test in Black patients. S. Afr. Med. J., 1975, v.
13, № 49(39): 1595-1597.
K ц l m e l H.V., E g r i T. The significance of nitroblue tetrasoleum test in cerebrospinal fluids in bacterial and abacterial meningitis. Infection, 1980, 8(4): 142-146.
F l e t c h e r M.P., V a s s a r M.J., H o l c r o f t J.W. Patients with adult respiratory distress syndrome (ARDS) demonstrate in vivo neutrophil activation associated with diminished
binding of neutrophil-specific monoclonal antibody 31D8. Inflammation, 1988, 12(5): 455-473.
Z h a n g X.L. Hypoferremia following surgery: a defense mechanism after operative trauma. (на
китайском яз., цит. по PubMed.com; abstracts). Zhonghua Wai Ke Za Zhi, 1990, 28(2): 113-128.
M i a n R., S h e l t o n - R a v n e r G., H a r k i n B. e.a. Observing a fetitious stressful
event: haemotological changes, including circulating leukocyte activation. Stress, 2003, 6(1): 41-47.
Б у р к о в И.А., М а й с т р о в В.И., Т р у б и ц и н а Т.П. Активность нейтрофилов поросят по НСТ-тесту в период отъема и перегруппировки. Бюлл. ВНИИФБиП с.-х.
животных, 1988, 4(92): 55-57.
C i o c o i u M., B a d e s k u M.M., L u p u s o r u E.C. The intervention of antioxidant
therapy on platelet adhesion and immunomodulation in experimental physical stress. Free
Radic. Res., 2007, 41(7): 829-838.
Б у л а т о в а Н.Р., Р о м а н о в а Е.А., К р и н с к а я А.В. и др. Постстрессорная
корреляция функциональной активности макрофагов тафтсином и его производными.
Бюлл. эксп. биол. мед., 1989, 108(7): 64-67.
Ш у б и ч М.Г., М е д н и к о в а В.Г. NBT-тест у детей в норме и при гнойнобактериальных инфекциях. Лаб. дело, 1978, 9: 515-518.
Б ы к о в а А.А., С е д и н и н а Н.С. Состояние фагоцитарной системы крови в НСТтесте в отдаленном периоде у участников ликвидации аварии на Чернобыльской АЭС.
Клин. лаб. диагн., 2003, 7: 16-18.
О в с я н н и к о в А.И. Основы опытного дела в животноводстве. М., 1976.
K a n g D.H., M c C a r t h y D.O. The effect of psychological stress on neutrophil superoxide release. Res. Nurs. Health, 1994, 17(5): 363-370.
K r i s t a l B., S h e r t z - S w i r s k i R., C h e z a r J. e.a. Participation at peripheral
polymorphonuclear leukocytes in the oxidative stress and inflammation in patients with essential
hypertension. Am. J. Hypertens., 1998, 11(8): 921-928.
H o f f m a n J.W. Jr., G i l b e r t T.B., P o s t o n R.S. e.a. Myocardial reperfusion injury: etiology mechanism and therapies. J. Extra Corpor. Technol., 2004, 36(4): 391-411.
М а й с т р о в В.И., Т р у б и ц и н а Т.П., Г р у ш к и н А.Г. и др. Регистрация повреждающего окислительного стресса в организме высших животных или человека. Российское Авторское Общество, 2007, № 12884 от 30 ноября 2007 г.
1ГНУ
Всероссийский НИИ физиологии, биохимии
и питания сельскохозяйственных животных
Россельхозакадемии,
Поступила в редакцию
21 мая 2009 года
249013 Калужская обл., г. Боровск, пос. Институт;
2ФГОУ ВПО Российский государственный
аграрный
университет ? Московская сельскохозяйственная
академия им. К.А. Тимирязева,
127550 г. Москва, ул. Тимирязевская, 49,
e-mail: [email protected]
ABOUT DEVELOPMENT OF NONCOMPENSATED DESTRUCTIVE
STRESS IN PIGLETS AND ANTIOXIDANT EFFECT OF SELENOPYRAN
V.I. Maistrov2, N.S. Shevelev2, T.P. Trubitsina1
Summary
With usage of spontaneous and stimulated variants of nitro blue tetrazolium test in piglets
of Landrace Ѕ Large White and Large White Ѕ Large White in various age the authors determined a
dynamics of development of free radical pathology connected with stress after the weaning and the
regrouping. The therapeutic action of selenopyran was shown on the noncompensated destructive
oxidative stress.
65
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ БИОЛОГИЯ, 2009, № 6
УДК 636.93:636.084:636.087.72
ОСОБЕННОСТИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ АНТИОКСИДАНТНОЙ
СИСТЕМЫ ХИЩНЫХ МЛЕКОПИТАЮЩИХ ПОД ВЛИЯНИЕМ
СЕЛЕНИТА НАТРИЯ
С.Н. CЕРГИНА1, Т.Н. ИЛЬИНА1, В.А. ИЛЮХА1, М.В. ФАТЫШЕВА2,
Л.Г. ПОДЛЕПИНА2
Изучали влияние селенита натрия на состояние антиоксидантной системы (АОС) печени и почек у вуалевых песцов, серебристо-черных лисиц и американских норок породы пастель и
темно-коричневого типа стандартной породы. Выявлена видоспецифичность реакции АОС на
введение препарата в рацион животных. Показано, что селенит натрия в разной степени влияет
на функционирование ферментативного и неферментативного компонентов АОС, причем последний подвержен более существенным изменениям.
Ключевые слова: антиоксидантная система, селенит натрия, пушные звери.
Key words: antioxidant system, sodium selenite, fur animals.
Пушные звери, разводимые в неволе, должны содержаться на сбалансированном рационе, включающем достаточное количество минеральных веществ. Селен ? один из важнейших биологически активных микроэлементов. Он оказывает влияние на жизнедеятельность клетки как через изменение активности селеносодержащих белков, обладающих антиоксидантными свойствами и участвующих в метаболизме тиреоидных гормонов, так и через редокс-регуляцию множества метаболических функций
клетки (1).
Значимость селена как необходимого микроэлемента впервые установили К. Schwarz и C.M. Foltz (2) на основе его взаимодействия с витамином Е ? одним из мощнейших неферментативных антиоксидантов и
факторов регуляции перекисного окисления липидов (ПОЛ). Селен влияет
на метаболизм витамина Е посредством изменения активности селеноэнзимов, в частности глутатионпероксидазы (ГПО) и тиоредоксинредуктазы, восстанавливающей аскорбат, который в свою очередь регенерирует витамин Е
из его радикальной формы (3).
При дефиците селена в рационе снижается устойчивость организма
к окислительному повреждению, что может привести к развитию свободнорадикальной патологии, характеризующейся бесплодием, мышечной дистрофией, дегенерацией печени, повышением проницаемости и ломкости
капилляров (4). Для профилактики селенодефицитных заболеваний у сельскохозяйственных животных в качестве кормовых добавок применяют соединения селена, преимущественно селенит натрия (5). В концентрации
0,1 мг/кг селенит действует как необходимый микроэлемент, но при содержании 8-10 мг/кг и выше становится токсичным (6).
Влияние селенита натрия на функционирование различных компонентов антиоксидантной системы (АОС) изучали в основном на лабораторных животных (4). Вместе с тем пушные звери представляют собой
уникальный модельный объект, поскольку сохранили ряд физиологических черт, свойственных диким сородичам (строгую сезонность биологических циклов линьки, размножения, обмена веществ и связанную с этим
динамику изменений в ряде физиологических систем, в том числе в АОС)
(7, 8). Результаты, полученные в экспериментах на этих животных, можно
экстраполировать на зверей, обитающих в природе.
Целью нашей работы было изучение влияния селенита натрия на
66
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
состояние антиоксидантной системы печени и почек у вуалевых песцов,
серебристо-черных лисиц и американских норок.
Методика. Исследования проводили с июля по октябрь 2006 года
на звероводческой ферме ОАО «Пряжинское» (г. Пряжа, Республика Карелия) на американских норках (Mustela vison Schr.) породы пастель (мутантный тип коричневого окраса) и темно-коричневого типа стандартной
породы (немутантный тип окраса), песцах (Alopex lagopus L.) вуалевой породы и лисицах (Vulpes vulpes L.) серебристо-черной породы. В контрольную и опытную группу каждого вида включали по 12 животных 2-месячного возраста (на начало июля).
Условия содержания на ферме соответствовали стандартным. Животных кормили 2 раза в день, воду давали без ограничения. Состав рациона в контроле был следующим (г/418 кДж обменной энергии): мясные
субпродукты ? 5-10, мясокостные субпродукты ? 6-10, рыбная мука ?
15-20, рыбный фарш ? 3-5, отварная крупа ? 14,5-15,5, овощи ? 8-10,
сухие дрожжи ? 2 и жир ? 1-2. Особи из опытной группы дополнительно
получали с кормом селенит натрия (Na2SeO3) в течение шести декад (1
июля?18 октября) с перерывами по 10 сут. Доза селенита составляла: для
норок на протяжении всего периода исследований ? 0,2 мг/гол., для лисиц и песцов с 1 по 30 июля ? 0,2 мг/гол., с 10 августа по 8 сентября ?
0,3 мг/гол. и с 19 сентября по 18 октября ? 0,4 мг/гол. Взвешивание зверей проводили ежемесячно с 1 июля по 1 октября.
Образцы тканей печени и почек отбирали в период планового забоя животных (ноябрь). Для интегральной оценки состояния АОС использовали хемилюминесцентный анализ (ХМЛ) (9) с применением люминола и
люцигенина в качестве люминофоров (для характеристики соответственно
ферментативного и неферментативного звеньев системы) и перекиси водорода (для активации свечения). Индуцированное свечение регистрировали в течение 40 с.
Концентрацию ?-токоферола (витамин Е) и ретинола (витамин А)
определяли методом высокоэффективной жидкостной хроматографии (10).
Активность антиоксидантных ферментов измеряли спектрофотометрически: супероксиддисмутазы (СОД) (К.Ф. 1.15.1.1) ? по модифицированной
адренохромной методике (11), каталазы (К.Ф. 1.11.1.6) ? по количеству
разложенной перекиси водорода (12); содержание белка ? по Лоури (13) с
использованием в качестве стандарта бычьего сывороточного альбумина.
Полученные результаты обрабатывали общепринятыми методами вариационной статистики (14). Для сравнения различий между группами использовали непараметрический критерий Вилкоксона-Манна-Уитни.
Результаты. Наиболее подверженной воздействию селенита натрия
оказалась антиоксидантная система печени и почек норок обоих окрасов,
в меньшей степени на введение препарата в рацион реагировала АОС лисиц. При этом существенные изменения неферментативного звена АОС
наблюдали в почках, ферментативного ? в печени (рис., табл. 1, 2). У
песцов значительных изменений исследованных показателей АОС обнаружено не было. Селенит натрия не оказал заметного влияния на распределение и содержание витамина Е в органах изученных видов хищных млекопитающих. Изменение содержания витамина А отмечали в органах лисиц
и пастелевых норок (см. табл. 2).
Влияние препарата на ферментативное звено АОС в гомогенатах
печени темно-коричневых и пастелевых норок было разнонаправленным (см.
рис., А). Число импульсов индуцированной перекисью водорода люминолзависимой ХМЛ в гомогенатах печени темно-коричневых норок из опытной
67
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
Влияние селенита натрия на люминолзависимую (а) и люцигенинзависимую (б) индуцированную перекисью водорода хемилюминесценцию в гомогенатах печени (А) и почек (Б) у разных
видов хищных млекопитающих: I ? норка темно-коричневого окраса, II ? норка пастелевого окраса, III ? лисица серебристо-черная, IV ? песец вуалевый; 1 ? контрольная
группа, 2 ? опытная группа (ОАО «Пряжинское», Республика Карелия, 2006 год).
* Р < 0,05.
1. Удельные активности ферментов антиоксидантной защиты и содержание
белка в гомогенатах печени и почек у американских норок, серебристочерных лисиц и вуалевых песцов в зависимости от наличия в рационе селенита натрия (М±m, ОАО «Пряжинское», Республика Карелия, 2006
год)
Вид
Удельная активность
супероксиддисмутазы,
каталазы,
у.е./мг
мкмоль?мин?1?мг?2
контроль
опыт
контроль
опыт
Количество белка, мг/г
контроль
опыт
Печень
Норка темнокоричневая
Норка пастелевая
Лисица серебристочерная
Песец вуалевый
1,82±0,28
1,13±0,17
1,83±0,10
1,62±0,20*
1,03±0,13
7,19±2,95
Норка темнокоричневая
0,98±0,10
Норка пастелевая
1,19±0,07
Лисица серебристочерная
2,98±0,36
Песец вуалевый
1,37±0,16
П р и м е ч а н и е. Описание групп
«Методика».
* Р < 0,05.
4,34±0,29
4,05±0,29
3,06±0,34*
4,02±0,19
133,21±4,79 135,91±4,92
144,33±3,79 149,06±5,98
3,26±0,89*
5,18±0,48
4,12±0,71
9,61±2,16
Почки
6,15±1,32
7,12±3,15
109,13±9,18 115,19±14,73
66,40±13,84 117,79±16,89
1,21±0,10
1,53±0,23
0,45±0,03
0,36±0,07
140,99±3,71 137,56±3,24
123,19±5,62 113,49±11,07
0,62±0,10
0,31±0,02
5,98±0,40*
0,65±0,08
1,79±0,19* 133,41±8,25 72,72±5,91*
1,51±0,11
0,91±0,08
0,96±0,07
133,92±6,88 111,17±6,51*
в зависимости от наличия в рационе селенита натрия см. в разделе
группы увеличивалось по сравнению с контролем, что было связано с менее напряженной работой ферментативного звена АОС. В гомогенатах печени норок пастелевого окраса число импульсов люминолзависимой ХМЛ
снижалось, а люцигенинзависимой ХМЛ ? возрастало (см. рис., А), что
свидетельствует о более интенсивном функционировании антиоксидантных
ферментов и уменьшении количества неферментативных антиоксидантов
под влиянием препарата. В печени пастелевых норок установлено однона68
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
правленное стимулирующее действие селенита натрия на активность СОД,
тогда как у норок темно-коричневого окраса отмечали снижение активности каталазы (см. табл. 1), которое может быть связано со способностью
препарата активировать синтез селеносодержащего изофермента глутатионпероксидазы (ГПО), обладающего более высоким сродством к перекиси
водорода (4). Так, активность ГПО печени крыс регулируется селеновым
статусом организма и практически отсутствует при содержании животных
на селенодефицитной диете (15).
2. Содержание витаминов Е и А (мкг/мл) в гомогенатах печени и почек у
американских норок, серебристо-черных лисиц и вуалевых песцов в зависимости от наличия в рационе селенита натрия (М±m, ОАО «Пряжинское», Республика Карелия, 2006 год)
Вид
Витамин Е
контроль
опыт
Норка темно-коричневая
Норка пастелевая
Лисица серебристо-черная
Песец вуалевый
1,56±0,29
0,22±0,02
0,39±0,15
0,63±0,07
Норка темно-коричневая
Норка пастелевая
Лисица серебристо-черная
Песец вуалевый
П р и м е ч а н и е. То же, что в
* Р < 0,05.
0,68±0,16
4,43±0,29
3,79±0,23
4,04±0,39
таблице 1.
Печень
1,52±0,19
0,35±0,04
0,51±0,11
0,52±0,11
Почки
0,65±0,11
4,04±0,09
3,03±0,23
5,07±1,05
Витамин А
контроль
опыт
0,17±0,03
0,04±0,02
0,04±0,02
0,05±0,02
0,17±0,03
0,08±0,01
0*
0,01±0,01
7,25±0,96
3,69±0,98
5,02±0,42
9,29±1,49
8,90±1,22
7,47±1,30*
7,57±0,78*
10,96±1,35
В печени лисиц под действием селенита наряду с возрастанием активности СОД происходило значительное уменьшение содержания ретинола, что может быть обусловлено взаимокомпенсаторными отношениями
компонентов АОС (см. табл. 2). Как правило, снижение концентрации
или активности одних антиоксидантов приводит к соответствующему изменению других, благодаря чему сохраняется общая активность радикальных процессов, жизненно важных для поддержания гомеостаза (4). Регулирующее влияние витамина А на метаболизм липидов и интенсивность
ПОЛ в печени (16) также может служить объяснением усиленному расходованию ретинола в этом органе при введении препарата. В то же время пребывание животных на рационе с добавлением селенита натрия не повлияло
ни на характер распределения, ни на содержание витамина Е в печени (см.
табл. 2), что может свидетельствовать об отсутствии необходимости в дополнительной антиокислительной защите за счет ?-токоферола (17).
Хемилюминесцентный анализ показал однонаправленное активирующее действие препарата на индуцированную перекисью водорода люминол- и люцигенинзависимую ХМЛ в гомогенатах почек у норок темнокоричневого окраса и люцигенинзависимую ХМЛ в гомогенатах почек у
пастелевых норок (см. рис., Б). Эти изменения свидетельствуют о снижении
интенсивности функционирования антиоксидантных ферментов в почках
темно-коричневых норок и неферментативных антиоксидантов у животных
обоих окрасов по сравнению с контролем. В связи с тем, что в почках синтез селеносодержащей ГПО происходит более интенсивно, чем в других органах (4), ослабление работы отдельных звеньев АОС, возможно, также объясняется активирующим влиянием селенита натрия на синтез ГПО.
В почках лисиц, получавших препарат, отмечали его однонаправленное стимулирующее воздействие на удельные активности обоих исследованных ферментов (см. табл. 1). Источниками субстрата для каталазы,
помимо реакций дисмутации супероксидных анион-радикалов в перекись
водорода, служат ферментативные реакции с различными оксидазами, объ69
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
единенными под общим названием «перекисьпродуцирующие ферменты»
(18). Наблюдаемые изменения активности каталазы, обладающей низким
сродством к перекиси водорода и поэтому более эффективно обезвреживающей ее высокие концентрации, могут быть связаны с усилением работы этих ферментов и, как следствие, повышенной выработкой перекиси
водорода (4).
Мы не выявили достоверных различий в содержании ?-токоферола
в гомогенатах почек животных контрольной и опытной групп. В то же
время концентрация ретинола под влиянием препарата в почках пастелевых норок и лисиц значительно увеличилась (см. табл. 2). F.J Schweigert и
I. Buchholz (19) предположили, что почки играют специфическую роль в
метаболизме витамина А у представителей семейств Canidae и Mustelidae ?
высокое содержание витамина в этом органе связано с экскрецией больших его количеств (до 60 % ежедневного потребления) с мочой, что, повидимому, служит защитой от интоксикации ретинолом. Можно предположить, что введение селенита натрия повлекло усиление экскреции витамина А почками.
Наиболее значительное снижение содержания белка под действием
селенита было зафиксировано у лисиц (см. табл. 1). Известно, что в обеспечении положительного азотного баланса и усилении общего синтеза
белка участвует гормон щитовидной железы Т3 (20). Селеноэнзимы играют немаловажную роль в модуляции и контроле множества аспектов метаболизма тиреоидных гормонов, в частности периферического синтеза более активного Т3 из Т4 и регуляции тиреоидальной активности гипофизарно-гипоталамическим путем (21). Вероятно, введение селенита натрия
вызывало усиление катаболизма белков в почках собачьих, что может быть
опосредовано действием тиреоидных гормонов.
Необходимо отметить отсутствие существенных различий в показателях хемилюминесценции (см. рис.), активности антиоксидантных ферментов (см. табл. 1), а также содержания изученных витаминов (см. табл.
2) как в печени, так и в почках песцов из опытной группы по сравнению
с контрольными животными. Устойчивость АОС органов песцов к действию селенита натрия, по-видимому, связана с высокой гомеостатированностью систем этих животных, обеспечивающей адаптацию организма к
условиям полярного климата.
Песцы по своей биологии (тип обмена веществ, характер питания
и т.д.) близки к серебристо-черным лисицам, но характеризуются более
поздними (на 2-4 нед) сроками размножения и обладают более интенсивным энергетическим обменом (22). Лисицы не имеют узкоспециализированных адаптаций (23). Вероятно, различия в реакции на введение препарата обусловлены большей пластичностью лисиц по сравнению с песцами.
Пушные звери характеризуются значительными сезонными колебаниями обмена веществ, которые проявляются в виде периодических изменений живой массы в основном за счет отложения жировых запасов
осенью и их использования зимой (7).
В опытной группе у самцов пастелевых норок и лисиц в 3-месячном
возрасте (август) отмечалось достоверное увеличение прироста живой массы по сравнению с контрольными животными, по-видимому, вследствие
интенсификации синтеза белка под влиянием введения селенита натрия. В
процессе роста организма ведущая роль принадлежит белковому обмену
(22). Через месяц (сентябрь) самцы лисиц и песцов из опытной группы
также показали большую прибавку массы по сравнению с контролем. Со
второй половины сентября у животных происходит интенсификация угле70
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
водного обмена, обусловленная энергетическими тратами на формирование зимнего опушения и отложением подкожного жира, за счет которого,
в основном, и обеспечивается прирост живой массы в осенний период (7).
В октябре у самок норок пастелевого окраса в опытной группе масса была
больше, чем у контрольных животных, тогда как у темно-коричневых норок не обнаружено значительных изменений этого показателя. Представители семейства Canidae (кроме самок лисиц) в возрасте 5 мес характеризовались меньшей, чем контрольные особи, живой массой. Вероятно, подобные изменения связаны с перестройкой энергетического обмена вследствие модуляции метаболизма тиреоидных гормонов селеном (20).
Наибольшие изменения живой массы под влиянием препарата отмечены у самцов, которые, согласно эволюционной теории пола, более
чувствительны к воздействиям факторов среды по сравнению с самками,
выполняющими в эволюции консервативную роль (24).
Таким образом, введение в рацион селенита натрия оказывает значительное влияние на антиоксидантную систему (АОС) хищных млекопитающих, затрагивая как комплекс ферментов, так и систему низкомолекулярных антиоксидантов, лимитирующих содержание активных форм кислорода в тканях. Реакция АОС на введение селенита видоспецифична.
Кроме того, препарат в разной степени влияет на функционирование ферментативного и неферментативного компонентов АОС. При применении
селенита натрия необходимо учитывать эколого-видовые и генотипические особенности животных, в соответствии с которыми следует подбирать дозиро??ку, обеспечивающую наибольшее проявление ожидаемых результатов и их развитие в желательном направлении.
ЛИТЕРАТУРА
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
A r t h u r J.R., M c K e n z i e R.C., B e c k e t t G.J. Selenium in the immune system. J.
Nutr., 2003, 133: 1457S-1459S.
S c h w a r z K., F o l t z C.M. Selenium as an integral part of factor 3 against dietary necrotic liver degeneration. J. Am. Chem. Soc., 1957, 79: 3292-3293.
C h e n g W.-H., V a l e n t i n e B.A., L e i X.G. High levels of dietary vitamin E do not
replace cellular glutathione peroxidase in protecting mice from acute oxidative stress. J. Nutr.,
1999, 129: 1951-1957.
З е н к о в Н.К., Л а н к и н В.З., М е н щ и к о в а Е.Б. Окислительный стресс.
Биохимический и патофизиологический аспекты. М., 2001.
I p C. Lessons from basic research in selenium and cancer prevention. J. Nutr., 1998, 128:
1845-1854.
J a c o b s M., F r o s t C. Toxicological effects of sodium selenite in Sprague-Dawley rats. J.
Toxicol. Environ. Health., 1981, 8: 575-585.
Б е р е с т о в В.А. Биохимия и морфология крови пушных зверей. Петрозаводск, 1971.
И л ь и н а Т.Н., И л ю х а В.А., К а л и н и н а С.Н. и др. Влияние генотипа на
сезонные изменения антиоксидантной системы и изоферментного спектра лактатдегидрогеназы американских норок (Mustela vison Schreber, 1777). Вест. ВОГиС, 2007, 11(1):
145-154.
K l i n g e r W., K a r g e E., K r e t z s c h m a r M. e.a. Luminol- and lucigeninamplified chemiluminescence with rat liver microsomes. Kinetics and influence of ascorbic acid,
glutathione, dimethylsulfoxide, N-t-butyl-a-phenyl-nitrone, copper-ions and a copper complex,
catalase, superoxide dismutase, hexobarbital and aniline. Exp. Toxicol. Pathol., 1996, 48(5):
447-460.
С к у р и х и н В.Н., Д в и н с к а я Л.М. Определение ?-токоферола и ретинола в
плазме крови сельскохозяйственных животных методом микроколоночной высокоэффективной жидкостной хроматографии. С.-х. биол., 1989, 4: 127-129.
M i s r a H.P., F r i d o v i c h F. The role of superoxide anion in the autoxidation of epinephrine and a simple assay for superoxide dismutase. J. Biol. Chem., 1972, 247(10): 31703175.
B e a r s R.F., S i z e s I.N. A spectral method for measuring the breakdown of hydrogen
peroxide by catalase. J. Biol. Chem., 1952, 195(1): 133-140.
L o w r y O.H., R o s e n b r o u g h N.J., F a r r A.L. e.a. Protein measurement with the
71
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
Folin phenol reagent. J. Biol. Chem., 1951, 193(1): 265-275.
14. И в а н т е р Э.В., К о р о с о в А.В. Введение в количественную биологию. Петрозаводск, 2003.
15. Y e h J.-Y., V e n d e l a n d S.C., G u Q. e.a. Selenium influences tissue levels of selenoprotein W in sheep. J. Nutr., 1997, 127: 2165-2172.
16. Б у н а т я н Н.Д., Г е р а с и м о в а О.А., С а х а р о в а Т.С. и др. Природные
антиоксиданты как гепатопротекторы. Эксп. и клин. фармакол., 1999, 62(2): 64-67.
17. Н а д и р о в Н.К. Токоферолы и их использование в медицине и сельском хозяйстве.
М., 1991.
18. Х а в и н с о н В.Х., Б а р и н о в В.А., А р у т ю н я н А.В. и др. Свободнорадикальное окисление и старение. СПб, 2003.
19. S c h w e i g e r t F.J., B u c h h o l z I. Vitamin A metabolism in carnivores with special
reference to fur bearing animals. Scientifur., 1995, 19(4): 305-307.
20. Б у л а т о в А.А. Эндокринология и метаболизм. М., 1985.
21. H a w k e s W.C., K e i m N.L. Dietary selenium intake modulates thyroid hormone and
energy metabolism in men. J. Nutr., 2003, 133: 3443-3448.
22. П е р е л ь д и к Н.Ш., М и л о в а н о в Л.В., Е р и н А.Т. Кормление пушных зверей. М., 1981.
23. Canids: foxes, wolves, jackals and dogs /C. Sillero-Zubiri, M. Hoffmann, D.W. Macdonald
(eds.). N.Y., USA, 2004.
24. Г е о д а к я н В.А. Эволюционная теория пола. Природа, 1998, 4: 60-69.
1Институт
биологии Карельского научного
центра РАН,
Поступила в редакцию
16 декабря 2007 года
185610 г. Петрозаводск, ул. Пушкинская, 11,
e-mail: [email protected], [email protected],
[email protected];
2ФГОУ ВПО Петрозаводский государственный
университет,
185035 г. Петрозаводск, пр. Ленина, 33,
e-mail: [email protected], [email protected]
FEATURES OF ANTIOXIDANT SYSTEM FUNCTIONING IN
CARNIVOROUS MAMMALS UNDER THE INFLUENCE OF
SODIUM SELENITE
S.N. Sergina1, T.N. Il?ina1, V.A. Ilyukha1, M.V. Fatysheva2, L.G. Podlepina2
Summary
The authors studied the influence of sodium selenite on antioxidant system (AOS) of liver
and kidney in veil polar fox, silver fox and American mink of the pastel breed and deep-brown type
of the standard breed. The species-specificity of AOS reactions was revealed on the addition of this
preparation to animal?s ration. It was shown, that sodium selenite has various influence on functioning enzymatic and non-enzymatic AOS component, the latter has greater susceptibility.
Новые книги
Ф и с и н и н В.И., Д а н к в е р т С.А.,
Х о л м а н о в А.М. и др. Птицеводство
стран мира в конце XX века. М., 2005, 344 с.
В пособии дана статистическая
информация о состоянии в мире, отдельных странах и частях света одной из основных отраслей животноводства ? птицеводства (на 1960-2003 годы по 200 странам). Представлены сведения о численности четырех видов сельскохозяйственной
птицы, производстве мяса птицы и яиц,
экспорте, импорте и потреблении продуктов птицеводства. По каждому показателю
приведены колебания в пределах части
света и выделены страны-лидеры (информация насчитывает более 20 тыс. чисел).
Пособие снабжено сводными таблицами,
графиками, диаграммами, картограммами и
72
пиктограммами, позволяющими наглядно представить состояние, динамику развития и размещение по миру птицеводства и производства его
продукции, а также прогнозировать изменения в
будущем. При подготовке пособия использованы
данные ежегодников Продовольственной и сельскохозяйственной организации ООН (ФАО) ?
«FAO Yearbook, Production», «FAO Trade Yearbook», ZMP ? Marktbilanz Vogel und Eier , статистических сборников «Народное хозяйство
СССР» и «Сельское хозяйство СССР», а также
данные официального сайта FAO. Пособие предназначено для специалистов и руководителей
животноводческих предприятий, руководителей
районных, областных и федеральных сельскохозяйственных органов, научных работников, студентов ВУЗов и слушателей системы дополнительного профессионального образования.
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ БИОЛОГИЯ, 2009, № 6
Резистентность и адаптация
УДК 636.2:636.085.12:591.111
ЕСТЕСТВЕННАЯ РЕЗИСТЕНТНОСТЬ ТЕЛОЧЕК ПРИ СКАРМЛИВАНИИ
ОБЫЧНОГО И СЕЛЕНИЗИРОВАННОГО ТОПИНАМБУРА
Е.В. КРАПИВИНА1, М.В. ИГНАТЕНКО1, Д.В. ИВАНОВ1,
Н.А. ГОЛУБКИНА2, В.Н. БОГАЧЕВ3
Исследовали влияние скармливания обычного и селенизированного топинамбура на естественную резистентность телочек черно-пестрой породы. Показано, что обе добавки оказывают
антистрессорное действие на организм животного после вакцинации, способствуют повышению
реактивности лимфоцитарной системы и увеличению адаптационного резерва кислородозависимых
механизмов микробицидности нейтрофилов. Включение в рацион селенизированного топинамбура
вызывает повышение числа эритроцитов и обеспечивает стимуляцию нейтрофильного гранулоцитопоэза.
Ключевые слова: топинамбур, селен, естественная резистентность, крупный рогатый
скот.
Key words: topinambur, selen, natural resistance, calf.
В настоящее время разработано большое число биологических добавок, восполняющих недостаток отдельных элементов в рационе. Особое
место среди добавок, обладающих антиоксидантными и адаптогенными
свойствами, принадлежит соединениям селена. Для Брянской области характерен «субоптимальный» статус по селену с содержанием его в крови у
человека 60-80 % (70-90 мкг/л) от физиологического оптимума (1). При
недостатке этого элемента в организме активизируется перекисное окисление липидов, в частности полиненасыщенных жирных кислот, снижается текучесть мембран и их прочность. Основная причина развивающейся
патологии заключается в том, что селен входит в состав селеносодержащей глутатионпероксидазы ? универсального антиоксиданта, защищающего от перекисного окисления как мембранные, так и немембранные
структуры клеток (2).
Естественная резистентность представляет собой совокупность механизмов, обеспечивающих на неспецифической уровне элиминацию из организма чужеродной генетической информации или ликвидацию последствий ее воздействия. Между устойчивостью организма к заболеваниям и
активностью фагоцитоза существует строгий параллелизм (3). Установлено,
что дефицит селена в рационе крупного рогатого скота приводит к оксидативному поражению ферментов нейтрофилов с последующим нарушением
метаболической и бактерицидной активности клеток. В процессе фагоцитоза нейтрофилы продуцируют меньше гидроксильных радикалов, снижается
способность этих клеток к восстановлению тетразолия (4).
Из пищевых источников селена преимуществом обладают органические формы (селеносодержащие аминокислоты, например селенометионин) (5). Некоторые культуры, в частности топинамбур, можно обогащать
селеном, используя селеносодержащие удобрения (6).
Цель настоящей работы заключалась в изучении влияния скармливания обычного и селенизированного топинамбура на естественную резистентность у телочек.
Методика. Научно-хозяйственный опыт проводили во ФГУП Учхоз «Кокино» (Выгоничский р-н, Брянская обл.) на телочках чернопестрой породы. Кормовые добавки из сухих клубней обычного (45 мкг се73
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
лена в 1 кг сухого вещества) и селенизированного (500 мкг селена в 1 кг сухого вещества) топинамбура были предоставлены ООО «Агротерра» (Россия). Содержание селена в кормах, входящих в рацион животных, определяли согласно методическим указаниям (7).
По принципу аналогов сформировали три группы телочек 5-недельного возраста по 6 гол. в каждой. Средняя живая масса животных составляла 57,60±1,44 кг. Телочки I (контрольной) группы получали основной рацион, сбалансированный по питательным веществам в соответствии
с общепринятыми нормами (8), в состав основного рациона животных II и
III (опытных) групп были включены добавки соответственно обычного и
селенизированного топинамбура (1 г/кг живой массы). Добавки растворяли
в молоке или воде в утреннее кормление. Условия содержания телочек соответствовали ветеринарно-зоогигиеническим требованиям. Опыт проводили в весенне-летний период в течение 37 сут. Через 8 сут после начала опыта всех животных вакцинировали, а затем ревакцинировали против трихофитоза крупного рогатого скота с использованием вакцины ЛТФ-130 (ФГУП
«Ставропольская биофабрика», Россия).
Индивидуальное взвешивание проводили перед началом и по окончании опыта. Образцы крови для исследований брали из яремной вены
утром до кормления перед началом опыта, на 7-е, 21-е и 37-е сут. Лейкоциты и эритроциты в крови подсчитывали в камере Горяева, содержание гемоглобина определяли гемоглобин-цианидным методом (9), лейкограмму
анализировали в мазках, окрашенных по Романовскому-Гимзе. Фагоцитарный показатель (ФП) рассчитывали по доле нейтрофилов, способных
к поглощению частиц латекса, фагоцитарный индекс (ФИ) ? как среднее
число частиц латекса, поглощенных одним активным нейтрофилом, фагоцитарное число (ФЧ) ? как среднее число частиц латекса, приходящееся
на один нейтрофил, абсолютный фагоцитоз крови (АФ) ? как общее число
частиц латекса, поглощенных нейтрофилами в 1 л крови (10). Функционально-метаболическую кислородозависимую активность нейтрофилов оценивали по содержанию нейтрофилов, способных восстанавливать нитросиний
тетразолий (НСТ-позитивных) (11, 12). Индекс активации нейтрофилов
(ИАН) вычисляли согласно инструкции по использованию набора «НСТтест» («Риакомплекс», Россия). Поглотительную способность нейтрофилов
(ФП, ФИ, АФ) и активность их оксидазных систем (НСТ, ИАН) оценивали в двух состояниях: базовом (в свежевзятой крови, стабилизированной гепарином) и стимулированном (после внесения в пробы крови зимозана, что
позволяло смоделировать условия антигенного воздействия и охарактеризовать адаптационные резервы поглотительной и микробицидной способности нейтрофильных гранулоцитов) (13). Показатель резерва оксидазной способности нейтрофилов периферической крови (ПР) и коэффициент их метаболической активации (К) рассчитывали по формулам, предложенным
И.А. Пахмутовым и М.С. Ульяновой (14).
Полученные результаты обрабатывали статистически (15). В качестве физиологической нормы принимали интервалы соответствующих показателей, приведенные в литературе (9, 16, 17).
Результаты. Содержание селена в молоке, входящем в рацион телочек, составляло 17 мкг/л, в концентрированных кормах и сене ? менее
0,1 мг/кг сухого вещества, что было ниже нормативных значений, находящихся в интервале 100-500 мкг/кг сухого вещества рациона (18).
Перед началом опыта число эритроцитов в крови у животных соответствовало физиологической норме и существенно не различалось у
телочек подопытных групп. В остальные периоды исследования этот пока74
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
затель у животных III группы был достоверно выше, чем у контрольных
(табл. 1). Содержание гемоглобина в крови у всех телочек на протяжении
опыта соответствовало физиологической норме.
Число лейкоцитов у животных всех групп несколько превышало
норму только через 37 сут после начала опыта, что было обусловлено
предшествующей вакцинацией и ревакцинацией против трихофитии. Число
эозинофилов на протяжении исследования было близко к минимальным
значениям физиологической нормы, за исключением последнего периода, когда у телочек, получавших обычный и селенизированный топинамбур,
этот показатель увеличился соответственно на 210,0 и 140,0 % по сравнению с контролем. Следовательно, скармливание топинамбура способствовало повышению содержания эозинофилов в крови у телочек, что косвенно свидетельствует о снижении активности коры надпочечников,
обусловленном стрессом (см. табл. 1).
1. Гематологические показатели крови у телочек черно-пестрой породы в
разные периоды опыта в зависимости от наличия в рационе добавок топинамбура (M±m, Выгоничский р-н, Брянская обл.)
Показатель
Эритроциты, 1012/л
Группа
Перед началом
опыта
7-е
После начала опыта, сут
21-е
37-е
I
8,86±0,34
9,05±0,29
7,18±0,73
II
8,69±0,55
9,64±0,31
7,92±0,31
III
9,35±0,59
11,06±0,68*
9,72±0,88*
Гемоглобин, г/л
I
120,00±6,25
114,83±4,74
106,28±6,24
II
128,08±3,44
122,33±4,38
111,39±4,94?
III
121,08±8,19
123,33±7,51
121,10±10,65
Лейкоциты, 109 г/л
I
11,65±2,05
8,11±0,64
7,89±0,50
II
8,03±0,82
10,41±1,20
8,20±1,09
III
7,69±1,03
8,18±1,31
8,66±0,43
Палочкоядерные
I
1,75±1,09
0
0,33±0,12
нейтрофилы, %
II
0,88±0,29
0,01±0,01
0,08±0,05
III
0,64±0,10
0,12±0,08
0,38±0,08
Сегментоядерные
I
24,64±4,31
17,33±3,95
16,25±3,25
нейтрофилы, %
II
19,95±2,15
20,53±3,99
13,36±2,14
III
16,05±2,15
20,53±3,85
12,12±2,17
Эозинофилы, %
I
0,26±0,09
0,36±0,14
0,20±0,08
II
0,31±0,08
0,20±0,08
0,15±0,07
III
0,36±0,06
0,18±0,05
0,17±0,09
Базофилы, %
I
0,51±0,14
0,47±0,13
0,38±0,11
II
0,31±0,07
0,45±0,12
0,50±0,13
III
0,78±0,16
0,46±0,22
0,61±0,16
Моноциты, %
I
2,51±0,28
6,29±0,70
1,38±0,35
II
3,83±0,65
5,39±1,19
2,15±0,76
III
4,18±0,46*
4,46±0,95
3,07±0,24
Лимфоциты, %
I
70,32±5,08
75,54±3,83
81,47±3,14
II
74,80±2,37
73,42±4,02
83,73±2,66
III
77,87±2,09
73,98±3,52
84,36±2,41
П р и м е ч а н и е. Описание групп по составу рациона см. в разделе «Методика».
* Р < 0,05 по отношению к показателям у животных I группы.
8,33±0,70
7,64±0,52
10,83±0,64*
115,03±4,76
111,43±3,006?
120,56±6,29
10,05±1,21
12,14±1,20
10,01±0,87
0
0,06±0,05
0,07±0,05
11,92±2,82
18,21±3,14
12,70±2,71
0,10±0,04
0,31±0,10*
0,24±0,04*
0,65±0,15
0,30±0,11
0,97±0,30
2,14±0,25
2,28±0,35
2,33±0,31
84,94±2,96
78,84±2,73
82,64±2,47
Доля базофилов соответствовала норме во все периоды исследования
без достоверно значимых различий у животных подопытных групп. Содержание моноцитов перед началом опыта в крови у телочек III группы было
достоверно выше (на 66,53 %) по сравнению с контролем. В остальные периоды значения этого показателя постепенно снижались. Через 7 сут у животных I группы отмечали повышение числа моноцитов на 150,60 %, после вакцинации их содержание уменьшалось на 78,06 %. В крови у животных, получавших обычный топинамбур, динамика изменений этого показателя была аналогична таковой у особей контрольной группы.
Относительное число лимфоцитов у телочек подопытных групп перед началом опыта соответствовало наиболее высоким значениям физиологической нормы. На 7-е сут у контрольных животных содержание этих
клеток повысилось на 7,42 %, у телочек II и III групп ? снизилось соот75
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
ветственно на 1,84 и 5,00 %. После вакцинации доля лимфоцитов у всех
животных превышала нормативные значения. При этом наиболее интенсивный рост числа лимфоцитов отмечали в крови у телочек, получавших
топинамбур, что свидетельствует о положительном влиянии этой добавки
на реактивность лимфоцитарной системы (см. табл. 1).
Перед началом опыта число нейтрофилов у животных II и III групп
было более чем в 2 раза ниже по сравнению с контролем (табл. 2). Через 7
сут содержание нейтрофилов в крови у телочек I группы понижалось на
57,02 %, у животных II и III групп ? повышалось соответственно на 29,76
и 47,79 %. Последующие вакцинации вызывали практически одинаковое
снижение числа этих клеток у особей подопытных групп.
2. Поглотительная способность нейтрофилов у телочек черно-пестрой породы в
разные периоды опыта в зависимости от наличия в рационе добавок топинамбура (M±m, Выгоничский р-н, Брянская обл.)
Показатель
Группа
Перед началом
опыта
7-е
После начала опыта, сут
21-е
37-е
Нейтрофилы, 109/л
I
3,56±1,24
1,53±0,44
1,36±0,31
1,38±0,54
II
1,68±0,30
2,18±0,54
1,17±0,32
2,23±0,43
III
1,36±0,33
2,01±0,70
1,12±0,24
1,46±0,35
ФПбаз., %
I
8,67±1,60
40,25±3,13
41,58±6,11
51,11±5,31
II
12,53±1,54
40,86±6,90
47,00±4,60
56,08±7,40
III
14,83±2,62
33,86±2,52
43,70±2,70
57,25±3,27
ФПстим., %
I
8,83±1,61
19,42±2,07
40,25±4,21
42,11±4,87
II
8,58±1,03
25,50±4,34
39,58±8,34
52,97±6,03
III
14,72±2,13*
26,20±3,80
27,45±5,17
56,53±3,41*
ФИбаз., усл. ед.
I
5,02±0,81
6,55±0,28
6,32±0,49
7,16±0,38
II
5,97±0,41
5,91±0,53
6,92±0,49
7,00±0,55
III
4,79±0,67
5,85±0,33
7,11±0,59
6,12±0,31
ФИстим., усл. ед.
I
4,49±0,52
5,07±0,53
6,01±0,48
5,60±0,55
II
4,60±0,55
4,95±0,41
5,96±0,84
5,57±0,51
III
4,78±0,34
6,43±0,55
6,37±0,44
4,91±0,27
АФбаз., 109/л
I
0,97±0,15
3,76±1,01
3,99±1,22
5,08±1,78
II
1,35±0,34
4,06±0,52
3,22±0,53
8,04±1,60
III
1,14±0,40
4,14±1,44
3,40±0,75
5,09±1,29
АФстим., 109/л
I
1,03±0,23
1,22±0,25
3,49±0,96
4,11±2,02
II
0,77±0,27
2,61±0,63
2,40±0,77
5,82±0,93
III
0,93±0,24
2,71±0,63*
2,26±0,77
4,57±1,39
ФЧбаз., усл. ед.
I
0,51±0,15
2,65±0,25
2,64±0,48
3,75±0,58
II
0,74±0,10
2,55±0,54
3,36±0,46
4,14±0,65
III
0,91±0,28
2,03±0,17
3,17±0,43
3,47±0,17
ФЧстим., усл. ед.
I
0,41±0,11
0,98±0,16
2,54±0,45
2,45±0,42
II
0,40±0,07
1,33±0,28
2,34±0,64
3,09±0,51
III
0,78±0,13*
1,80±0,34*
1,74±0,31
2,81±0,29
П р и м е ч а н и е. То же, что в таблице 1. ФПбаз. и ФПстим. ? фагоцитарный показатель соответственно в базовых и стимулированных условиях, ФИбаз. и ФИстим. ? фагоцитарный индекс в базовых и
стимулированных условиях, АФбаз. и АФстим. ? абсолютный фагоцитоз крови в базовых и стимулированных условиях, ФЧбаз. и ФЧстим. ? фагоцитарное число в базовых и стимулированных условиях.
Доля палочкоядерных нейтрофилов во все периоды исследования
была существенно ниже нормативных значений, находящихся в интервале
4-8 %, что указывает на низкую активность гранулоцитарного нейтрофильного ростка костного мозга. Скармливание селенизированного топинамбура оказывало стимулирующее воздействие на нейтрофильный гранулоцитопоэз, о чем свидетельствует наличие палочкоядерных нейтрофилов в
крови у телочек III группы на 7-е и 37-е сут при полном их отсутствии у
животных I группы и более высокое содержание этих клеток у животных
III группы через 21 сут по сравнению с телочками, получавшими обычный топинамбур.
Содержание сегментоядерных нейтрофилов в крови у животных I
и II групп перед началом опыта соответствовало норме. У телочек III
группы отмечали пониженное (соответственно на 34,86 и 19,55 %) значение этого показателя по сравнению с животными первых двух групп. Че76
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
рез 7 сут была выявлена тенденция к снижению (на 29,67 %) числа сегментоядерных нейтрофилов у телочек контрольной группы и повышению
у животных II и III групп (на 2,91 и 27,91 % по сравнению с предшествующим периодом исследований). На 21-е сут отмечено снижение доли
этих клеток у животных I, II и III групп соответственно на 6,23; 34,92 и
40,96 %, что было связано со значительной активацией лимфоцитарной
системы в ответ на введение в организм антигена. На 37-е сут содержание
сегментоядерных нейтрофилов в крови у телочек II группы увеличилось
на 36,30 %.
Значения фагоцитарного показателя в базовых условиях у животных всех подопытных групп перед началом опыта соответствовали физиологической норме (см. табл. 2). Внесение в пробы крови зимозана не вызвало увеличения относительного числа нейтрофилов, способных поглощать
частицы латекса, что свидетельствует об отсутствии адаптационного резерва
этого защитного механизма у телочек как перед началом опыта, так и во
все последующие периоды исследования. При этом значение ФП у телочек III группы на 37-е сут было достоверно выше (на 34,24 %), чем у контрольных.
Фагоцитарный индекс нейтрофилов в базовых условиях находился
в пределах нормы с тенденцией к повышению в поствакцинальный период без достоверно значимых различий между телочками подопытных групп.
После внесения в пробы крови зимозана ФИ существенно не изменялся.
Скармливание добавок топинамбура не оказывало существенного влияния
на абсолютный фагоцитоз в базовых условиях. Внесение в пробы крови
зимозана не приводило к достоверно значимому повышению АФ у телочек как в контрольной, так и в опытных группах. При этом у животных,
получавших в течение 7 сут селенизированный топинамбур, значение АФ
в стимулированных условиях было на 122,13 % выше, чем в контроле. Фагоцитарное число нейтрофилов в базовых условиях у всех животных в начале опыта было ниже нормативных значений, но с возрастом увеличивалось. При внесения в пробы крови зимозана в начале опыта у телочек III
группы ФЧ было на 90,24 и 95,00 % выше по сравнению с животными I и
II групп. Это преимущество сохранилось и через 7 сут после начала опыта
(см. табл. 2).
Относительное число НСТ-позитивных нейтрофилов в базовых условиях у телочек всех групп существенно не различалось и превышало нормативные значения перед началом опыта, через 7 и 21 сут (табл. 3), что указывает на присутствие в этот период в организме подопытных животных факторов, стимулирующих активность кислородозависимых систем микробицидности нейтрофилов. Через 37 сут содержание НСТ-позитивных нейтрофилов в базовых условиях у всех животных соответствовало нормативным значениям. Внесение зимозана в пробы крови телочек контрольной
группы обусловливало повышение числа НСТ-позитивных нейтрофилов,
что свидетельствует о наличии адаптационного резерва кислородозависимой микробицидности нейтрофилов крови. У животных I группы этот резерв
был наибольшим через 37 сут после начала опыта (относительное содержание НСТ-позитивных нейтрофилов в 5,25 раз выше, чем в базовых условиях). Через 7 сут у телочек, в рацион которых входил обычный топинамбур,
было выявлено снижение числа НСТ-позитивных нейтрофилов при стимуляции их зимозаном (на 32,25 % по сравнению с контролем). При этом
на 37-е сут эксперимента содержание таких нейтрофилов у животных II
группы было на 32,79 % выше по сравнению с контролем. Скармливание
телочкам селенизированного топинамбура не оказывало существенного
77
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
влияния на число НСТ-позитивных нейтрофилов в условиях стимуляции
зимозаном на 7-е и 21-е сут, но привело к увеличению числа этих клеток
через 37 сут (на 22,66 % по сравнению с контролем).
3. Микробицидная активность нейтрофилов у телочек черно-пестрой породы
в разные периоды опыта в зависимости от наличия в рационе добавок топинамбура (M±m, Выгоничский р-н, Брянская обл.)
Показатель
Группа
Перед началом опыта
7-е
После начала опыта, сут
21-е
37-е
НСТбаз., %
I
27,95±4,09
17,64±2,55
23,25±4,58
7,67±2,12
II
29,81±2,92
15,95±2,89
27,11±1,96
7,42±1,45
III
25,61±1,52
15,28±2,27
29,83±4,22
6,33±1,58
НСТстим., %
I
38,61±2,89
39,61±2,92
40,95±3,58
40,29±1,51
II
35,14±1,87
26,83±4,25*
36,86±4,83
53,50±3,09*
III
33,31±3,18
30,42±4,33
41,89±4,51
49,42±3,74*
ИАНбаз.
I
0,45±0,07
0,27±0,05
0,35±0,06
0,11±0,04
II
0,46±0,05
0,28±0,05
0,40±0,04
0,10±0,02
III
0,42±0,03
0,24±0,04
0,47±0,09
0,09±0,02
ИАНстим.
I
0,66±0,05
0,90±0,08
0,78±0,05
0,73±0,04
II
0,61±0,04
0,56±0,10*
0,73±0,10
1,05±0,08*
III
0,60±0,07
0,60±0,07*
0,84±0,11
0,90±0,06*
К
I
0,28±0,10
0,52±0,09
0,44±0,09
0,81±0,05
II
0,14±0,09
0,32±0,12
0,17±0,15
0,86±0,03
III
0,20±0,07
0,37±0,15
0,30±0,06
0,87±0,04
ПР
I
1,62±0,30
2,66±0,53
2,01±0,26
9,51±3,69
II
1,24±0,12
2,31±0,90
1,38±0,16
9,92±2,45
III
1,32±0,14
2,53±0,70
1,49±0,14
9,85±1,54
П р и м е ч а н и е. То же, что в таблице 1. НСТбаз. и НСТстим. ? нейтрофилы, способные восстанавливать
нитросиний тетразолий соответственно в базовых и стимулированных условиях, ИАНбаз. и ИАНстим. ? индекс активации нейтрофилов в базовых и стимулированных условиях, К ? коэффициент метаболической
активации нейтрофилов, ПР ? показатель резерва оксидазной способности нейтрофилов крови.
Индекс активации нейтрофилов в базовых условиях у телочек всех
групп перед опытом, а также на 7-е и 21-е сут превышал нормативные
значения, через 37 сут ? соответствовал им. Скармливание топинамбура
не оказало существенного влияния на величину этого показателя. После
внесения в пробы крови зимозана ИАН у животных всех групп повысился
по отношению к его величине в базовых условиях. Скармливание телочкам обычного и селенизированного топинамбура в течение 7 сут приводило к снижению ИАН при стимуляции зимозаном соответственно на 37,78
и 33,33 % по сравнению с контролем. Через 37 сут ИАН после стимуляции зимозаном у телочек II и III групп был соответственно на 43,84 и
23,29 % выше, чем у животных I группы.
Коэффициент метаболической активации нейтрофилов и показатель резерва оксидазной способности нейтрофилов крови у подопытных
животных перед началом опыта, на 7-е и 21-е сут были значительно ниже
нормативных значении, на 37-е сут ? соответствовали им, причем у телочек
II и III группы значения этих показателей были выше, чем в контрольной
группе (см. табл. 3).
Таким образом, скармливание телочкам обычного и селенизированного топинамбура оказывает антистрессорное действие после вакцинаций,
способствует повышению реактивности лимфоцитарной системы у животных при вакцинации, вызывает достоверное увеличение адаптационного резерва кислородозависимых механизмов микробицидности нейтрофилов за
счет увеличения числа НСТ-позитивных нейтрофилов и стимуляции метаболической активации оксидазных систем. Введение в рацион селенизированного топинамбура способствует увеличению содержания в крови эритроцитов, стабилизации числа моноцитов и обеспечивает стимуляцию нейтрофильного гранулоцитопоэза с усилением его реактивности. При этом повышается способность нейтрофилов поглощать чужеродный материал.
78
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
ЛИТЕРАТУРА
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
Г о л у б к и н а Н.А. Потребление селена жителями Брянской области в районах радиоактивного заражения. Вопр. питания, 1994, 4: 3-5.
Г а л о ч к и н В.А., Б л и н о х в а т о в А.Ф., Б о р я е в Г.И. и др. Селенопиран ?
новый высокоэффективный антиоксидант. В сб.: V Международ. конф. «Биоантиоксиданты». М., 1998: 32.
Ч е р н у ш е н к о Е.Ф., К о г о с о в а Л.С. Иммунологические исследования в клинике. Киев, 1978.
B o y n e R., A r t h u r J.R. Alterations of neutrophil function in selenium-deficient cattle. J.
Comp. Pathol., 1979, 89: 151-157.
Г м о ш и н с к и й И.В., М а з о В.К. Минеральные вещества в питании человека.
Селен: всасывание и биодоступность. Вопр. питания, 2006, 75: 15-21.
Г о л у б к и н а Н.А. Перспективы использования селена в растениеводстве. Вест.
РАСХН, 2006, 1: 49-51.
Т у т е л ь я н В.А., Х о т и м ч е н к о С.А., Г о л у б к и н а Н.А. Определение селена в продуктах питания. Методические указания. М., 1995.
Нормы и рационы кормления сельскохозяйственных животных. Справочное пособие. Изд. перераб. и доп. /Под ред. А.П. Калашникова, Н.И. Клейменова, В.Н. Баканова и др. М., 2003.
К о н д р а х и н И.П., А р х и п о в А.В., Л е в ч е н к о В.И. и др. Методы ветеринарно-клинической лабораторной диагностики. Справочник /Под ред. И.П. Кондрахина.
М., 2004.
Ч у м а ч е н к о В.Е., В ы с о ц к и й А.М., С е р д ю к Н.А. и др. Определение естественной резистентности и обмена веществ у сельскохозяйственных животных. Киев, 1990.
Ш у б и ч М.Г., М е д н и к о в а В.Г. NBT-тест у детей в норме и при гнойнобактериальных инфекциях. Лаб. дело, 1978, 1: 663-666.
Ш у б и ч М.Г., Н е с т е р о в а И.В., С т а р ч е н к о В.М. Тест с нитросиним тетразолием в оценке иммунологического статуса детей с гнойно-септическими заболеваниями. Лаб. дело, 1980, 7: 342-344.
Х а и т о в Р.Б., П и н е г и н Б.В., И с т а м о в Х.И. Экологическая иммунология.
М., 1995.
П а х м у т о в И.А., У л ь я н о в а М.С. Оценка функциональной активности нейтрофилов крови животных. Ветеринария, 1984, 3: 68-69.
И в а н о в В.П., К р а п и в и н И.А. Программа для статистической обработки результатов зоотехнических, физиологических и биохимических исследований. В сб.: Новые формы и методы обучения студентов, ч. 2. Кострома, 1994: 90-91.
Ч у м а ч е н к о В.Е., В ы с о ц к и й А.М., С е р д ю к Н.А. и др. Определение естественной резистентности и обмена веществ у сельскохозяйственных животных. Киев, 1990.
К а р п у т ь И.М. Гематологический атлас сельскохозяйственных животных. Минск, 1986.
Г а л о ч к и н В.А., Г а л о ч к и н а В.П., К р а п и в и н а Е.В. и др. Неспецифическая резистентность животных. Методическое пособие. Боровск, 2007.
1ФГОУ
ВПО Брянская государственная
сельскохозяйственная академия,
Поступила в редакцию
29 июля 2008 года
243365 Брянская обл., Выгоничский р-н, с. Кокино,
e-mail: [email protected], [email protected];
2Институт
питания РАМН,
109240 г. Москва, Устьинский пр., 2/14,
e-mail: [email protected];
3ООО
«Медицина и здоровье»,
Ассоциация «Топинамбур»,
111394 г. Москва, ул. Садовническая, 33
NATURAL RESISTANCE IN HEIFERS AFTER FEEDING BY USUAL
TOPINAMBOUR AND WITH SELENIUM
E.V. Krapivina1, M.V. Ignatenko1, D.V. Ivanov1, N.A. Golubkina2, V.N. Bogachev3
Summary
The authors studied the effect of feeding by usual topinambour and with selenium on natural resistance in heifers of the Black-and-White breed. It was shown that both additions cause the antistress action on animal organism after vaccination, promote to an increasing of reactivity of lymphocytic system and a rising of adaptive reserve of oxygen dependent mechanisms of microbicidal
neutrophil. The introduction to ration of topinambour with selenium results in the raising of erythrocytes amount and ensures the stimulation of neutrophil granulocytopoiesis.
79
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ БИОЛОГИЯ, 2009, № 6
УДК 636.5.033:[614.96+57.043]:591.111.1
ХАРАКТЕРИСТИКА АДАПТАЦИОННЫХ РЕАКЦИЙ У
КУР ПРИ ВИБРАЦИОННОМ ВОЗДЕЙСТВИИ РАЗНОЙ
ЧАСТОТЫ И ТРАНСПОРТИРОВКЕ
Л.К. БУСЛОВСКАЯ, А.Ю. КОВТУНЕНКО
На основании динамики показателей лейкограммы и лейкоцитарных индексов изучали
особенности адаптации кур кросса Hubbord F 15 к вибрационным воздействиям разной частоты и
условиям транспортировки. Установили стадийность и напряженность адаптационных реакций
при воздействии раздражителей разной силы.
Ключевые слова: адаптационные реакции, антистрессорные реакции, лейкограмма,
стресс, сельскохозяйственная птица.
Key words: adaptive responses, antistress reactions, leicogram, stress, poultry.
Современная технология птицеводства сопряжена с воздействием
многих стрессирующих факторов, из которых к значительным по силе относится транспортировка, включающая комплекс раздражителей, и прежде всего вибрацию. Отметим, что многие аспекты влияния технологических операций на организм животных требуют дополнительного изучения.
Так, считалось, что любое воздействие приводит к развитию стресса, то
есть вызывает негативные изменения гомеостаза (1). Однако Л.Х. Гаркави,
Е.Б. Квакиной, М.А. Уколовой (1975, 1996, 2002, 2006) в экспериментах с
крысами было показано, что в ответ на слабые и средние по силе воздействия развиваются антистрессорные реакции ? предшествующие стрессу
состояния, повышающие естественную резистентность организма и препятствующие проявлению стресс-реакции (2, 3). Актуальным остается выбор методов диагностики и способов целенаправленной активации антистрессорных реакций у сельскохозяйственных животных.
Нашей целью было изучение стадийности и напряженности адаптационных реакций у кур при вибрационном воздействии разной частоты и в
условиях транспортировки (на основе динамики показателей лейкограммы).
Методика. Работу выполняли в условиях физиологического комплекса Белгородской государственной сельскохозяйственной академии. Объектом
экспериментов служили куры кросса Hubbord F 15 в возрасте 120 сут, объединенные по принципу аналогов (с учетом происхождения, живой массы,
клинического состояния) в 5 групп по 30 гол. в каждой. Условия содержания в клетках (режим освещенности и плотность посадки, фронт кормления и поения) соответствовали зоотехническим нормам, кормление (сухие
полнорационные комбикорма) ? технологии выращивания кросса. Куры в
I группе служили контролем и воздействию не подвергались. Вибрационное
воздействие создавали на шуттель-аппарате при разной частоте колебательных движений в течение 2 ч, транспортировку осуществляли на автомобиле
«Газель» на расстояние 30 км в течение 30 мин. Во II, III и IV группах на
птицу воздействовали вибрацией с частотой колебательных движений соответственно 120, 140 и 160 мин-1, в V ? подвергали транспортировке.
Кровь для приготовления мазков брали из гребня до и через 8 и
24 ч после воздействия. В мазке определяли содержание эозинофилов, палочкоядерных нейтрофилов, сегментоядерных нейтрофилов (гетерофилов),
лимфоцитов, базофилов. Соотношение между числом гетерофилов и лимфоцитов (Г/Л) определяли по Ю.И. Забудскому (4, 5), лейкоцитарный индекс интоксикации (ЛИИ) ? по Я.Я. Каль-Калифу (6), индекс сдвига
80
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
лейкоцитов крови (ИСЛК) ? по И.Н. Яблучанскому (7).
Данные обрабатывали методом вариационной статистики с расчетом t-критерия Стьюдента (8).
Результаты. Анализ лейкограммы крови у кур через 8 ч после
воздействия (табл. 1) показал, что во II группе происходило достоверное
уменьшение доли сегментоядерных нейтрофилов (на 15,4 %) и моноцитов
(на 22,8 %) при увеличении доли лимфоцитов (на 11,0 %) по сравнению с
контролем. В III, IV и V группах отмечали снижение содержания эозинофилов, базофилов, палочкоядерных нейтрофилов, лимфоцитов и повышение числа сегментоядерных нейтрофилов. В наибольшей степени эти изменения проявились у кур из V группы. Так, по эозинофилам, базофилам,
палочкоядерным нейтрофилам показатель был наименьшим, доля лимфоцитов ? достоверно ниже (на 15,1 %) контроля, содержание сегментоядерных нейтрофилов достоверно возросло на 75,9 %, моноцитов ? на 11,4 %
по сравнению с исходными значениями.
1. Лейкограмма крови у кур кросса Hubbord F 15 в зависимости от срока после
стрессорного воздействия и характера воздействия по группам (M±m, Белгородская государственная сельскохозяйственная академия)
Доля, %
I
Через
Эозинофилы:
до воздействия
после воздействия
Базофилы:
до воздействия
после воздействия
Палочкоядерные нейтрофилы:
до воздействия
после воздействия
Сегментоядерные нейтрофилы:
до воздействия
после воздействия
Лимфоциты:
до воздействия
после воздействия
Моноциты:
до воздействия
после воздействия
II
Группа
III
IV
V
8 ч
7,3±0,3
7,1±0,1
7,0±0,3
7,2±0,3
6,6±0,2*
7,4±0,2
2,2±0,1**
7,1±0,3
0,7±0,2***
2,9±0,2
2,8±0,2
2,5±0,3
2,9±0,3
1,9±0,2**
2,7±0,2
1,2±0,2***
2,8±0,2
0,9±0,2***
1,6±0,2
1,7±0,1
1,4±0,2
1,6±0,2
1,2±0,1
1,8±0,2
0,9±0,1**
1,6±0,2
0,6±0,2***
22,8±0,4
22,8±0,3
22,7±0,2
22,6±0,3
19,3±0,6*** 29,7±0,3*** 38,9±0,4***
22,9±0,2
40,1±0,3***
57,6±0,6
57,8±0,4
56,9±0,5
57,4±0,4
63,7±0,6*** 53,8±0,4*** 49,4±0,4***
57,8±0,6
48,9±0,5***
7,9±0,3
7,7±0,2
6,1±0,4**
24 ч
7,6±0,3
6,8±0,2**
7,8±0,3
7,4±0,2
7,6±0,2
8,8±0,2*
Через
Эозинофилы:
до воздействия
7,3±0,3
7,1±0,1
7,2±0,3
7,4±0,2
7,1±0,3
после воздействия
7,9±0,4
7,9±0,5
7,5±0,4
7,4±0,3
Базофилы:
до воздействия
2,9±0,2
2,8±0,2
2,9±0,3
2,7±0,2
2,8±0,2
после воздействия
2,8±0,1
2,6±0,2
2,1±0,2*
3,2±0,2
Палочкоядерные нейтрофилы:
до воздействия
1,6±0,2
1,7±0,1
1,6±0,2
1,8±0,2
1,6±0,2
после воздействия
1,9±0,3
1,8±0,1
1,8±0,1
2,3±0,5
Сегментоядерные нейтрофилы:
до воздействия
22,8±0,4
22,8±0,3
22,7±0,2
22,6±0,3
22,9±0,2
после воздействия
21,9±0,8
25,7±0,8**
25,9±0,5**
25,9±0,5**
Лимфоциты:
до воздействия
57,6±0,6
57,8±0,4
56,9±0,5
57,4±0,4
57,8±0,6
после воздействия
58,3±0,6
55,0±1,1
55,3±1,0
54,1±0,9**
Моноциты:
до воздействия
7,9±0,3
7,7±0,2
7,6±0,3
7,8±0,3
7,6±0,2
после воздействия
7,2±0,3
7,0±0,2*
7,4±0,2
7,1±0,2
П р и м е ч а н и е. Описание групп в зависимости от характера воздействия см. в разделе «Методика».
*, ** и *** Различия достоверны по сравнению с контролем соответственно при P < 0,05; P < 0,01 и P < 0,001.
Высказывается мнение, что увеличение содержания моноцитов свидетельствует о напряжении функциональной активности ретикулярно-эндотелиальной системы и адаптационных возможностей организма, а также
о передозировке действующего фактора (2, 3). В наших исследованиях в
81
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
крови кур из IV и V групп было выявлено достоверное снижение числа
палочкоядерных нейтрофилов соответственно на 43,8 и 62,5 % по сравнению с исходным значением, что, по-видимому, происходило вследствие
их созревания.
Как известно, содержание эозинофилов в крови служит косвенным
признаком изменения в секреции адренокортикотропного гормона (АКТГ)
(8). Снижение этого показателя у кур из III, IV и V групп может указывать
на активацию коры надпочечников, что характерно для стадии тревоги или
мобилизации стресса (1, 9-11).
По данным ряда авторов, важные диагностические признаки стресса на стадии мобилизации ? значительный нейтрофилез и уменьшение
доли лимфоцитов периферической крови (1, 9, 11-15). В наших исследованиях наиболее четко эти изменения прослеживались в крови кур из IV и
V групп, то есть при значительной силе раздражителя. Обратная динамика
содержания этих видов клеток (уменьшение числа сегментоядерных нейтрофилов и увеличение доли лимфоцитов), которую отмечали у кур из II
группы при слабо действующем раздражителе, свидетельствует о наличии
антистрессорной реакции (2).
Как установлено, при интенсивных и длительных воздействиях усиливается секреторная активность щитовидной железы (14). М.С. Галицкая
(9) и К.И. Мышкин (16) выявили, что при возрастании тиреоидной активности отмечается снижение, при торможении функции щитовидной железы ? увеличение числа базофилов.
Лейкоцитарные индексы крови позволяют установить наличие стресса, антистрессорных реакций и интоксикационных процессов в организме.
2. Лейкоцитарные индексы крови у кур кросса Hubbord F 15 через 8 ч в зависимости от характера воздействия по группам (M±m, Белгородская государственная сельскохозяйственная академия)
Индекс
I
II
Группа
III
IV
V
Г/Л:
до воздействия
0,40±0,02
0,39±0,02
0,40±0,01
0,39±0,02
0,40±0,02
после воздействия
0,30±0,01**
0,55±0,01**
0,79±0,01**
0,82±0,01***
ЛИИ:
до воздействия
0,05±0,00
0,05±0,01
0,05±0,00
0,05±0,01
0,05±0,01
после воздействия
0,04±0,01
0,07±0,00*
0,23±0,03**
0,47±0,06**
ИСЛК:
до воздействия
0,53±0,01
0,53±0,01
0,53±0,02
0,53±0,02
0,53±0,02
после воздействия
0,43±0,02*
0,65±0,02**
0,76±0,04**
0,73±0,03**
П р и м е ч а н и е. То же, что в таблице 1. Г/Л, ЛИИ и ИСЛК ? соответственно соотношение между
числом гетерофилов и лимфоцитов, лейкоцитарный индекс интоксикации и индекс сдвига лейкоцитов
крови.
*, ** и *** Различия с контролем достоверны соответственно при P < 0,05; P < 0,01 и P < 0,001.
Показатель Г/Л через 8 ч после воздействия у кур во всех опытных
группах достоверно изменился. Так, во II группе (табл. 2) соотношение
Г/Л уменьшилось на 25,0 % по сравнению с контр??лем, в III, IV и V (с
усилением действующего раздражителя) ? увеличивалось соответственно на
37,5; 97,5 и 105,0 %, что свидетельствовало о развитии антистрессорной реакции в первом случае (2, 17) и стрессорной ? во втором (4, 11, 17).
Тип адаптационной реакции выявляется по изменению соотношения Г/Л, доли лимфоцитов, сегментоядерных нейтрофилов и других компонентов лейкограммы по отношению как к контролю, так и к общепринятым значениям физиологической нормы (2, 3). В крови кур из II группы
содержание сегментоядерных нейтрофилов находилось в пределах нижних
значений нормы, лимфоцитов ? в пределах верхних значений (такие изменения характерны для реакции спокойной активации). Для остальных
82
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
компонентов лейкограммы показатели соответствовали физиологической
норме, что свидетельствует о протекании реакции без напряжения механизмов адаптации.
ЛИИ служит показателем интоксикационных процессов в организме, которые характерны для стресс-реакции (6, 9). Его увеличение свидетельствует о напряженности механизмов адаптации (9). В наших исследованиях ЛИИ достоверно увеличивался в III, IV и V группах (соответственно на 40 %, в 4,6 и 9,4 раза) по сравнению с контролем.
В процессе развития стресс-реакции важную роль играют сменяющие друг друга гранулоцитарные и агранулоцитарные лейкоциты крови,
поэтому важным показателем реактивности организма служит индекс
сдвига лейкоцитов крови (7, 9, 18). При увеличении ИСЛК и, соответственно, содержания гранулоцитарных лейкоцитов четко диагностируется
стресс-реакция (18). В наших исследованиях ИСЛК через 8 ч после воздействия достоверно изменился у кур во всех опытных группах: во II снизился на 18,9, в III, IV и V ? увеличился соответственно на 22,6; 43,4 и
37,7 % по сравнению с контролем.
Таким образом, анализируя лейкограммы крови, можно предположить, что через 8 ч после воздействия во II группе наблюдалась антистрессорная реакция спокойной активации, в III, IV и V ? первая стадия
стресса (тревога или мобилизация), причем в IV и V группах стресс-реакция проходила с напряжением функциональных возможностей организма, на что косвенно указывает повышение активности щитовидной железы,
ретикулярно-эндотелиальной и глюкокортикоидной систем.
По данным М.Г. Пшенниковой (15), через 24 ч после стрессорного
воздействия показатели лейкограммы нормализуются. В наших опытах в
III, IV и V группах через 24 ч по содержанию сегментоядерных нейтрофилов, моноцитов, базофилов и лимфоцитов сохранялись достоверные различия с контролем (хотя и менее выраженные, чем через 8 ч). Это может
свидетельствовать о наступлении стадии резистентности стресса (12).
Лейкоцитарные индексы через 24 ч после воздействия имели меньше достоверных отличий от контрольных значений, чем через 8 ч. Показатель Г/Л достоверно отличался у кур в III, IV и V группах и в среднем был
на 18 % выше исходного значения, ЛИИ интоксикации в IV и V группах
на 20 % превышал контроль, ИСЛК был достоверно выше в III, IV и V
группах (в среднем на 17 % по сравнению с контролем).
Через 24 ч после воздействия по большинству показателей лейкограммы восстановили исходные значения. Содержание эозинофилов достоверно не отличалось от контроля, что свидетельствует о нормализации
функции глюкокортикоидной системы. Показатели Г/Л и ИСЛК несколько превышали контрольные значения, что служит признаком стресса.
Столь быстрое восстановление, по нашему мнению, происходит из-за непродолжительности воздействия, а следовательно, недолговременных гормональных сдвигов. На основе анализа лейкограммы крови кур через 24 ч
после воздействия можно предположить, что в III, IV и V группах проявляется стадия резистентности стресса.
Итак, у кур вибрационное воздействие с частотой колебательных
движений 120 мин-1 приводит к развитию антистрессорной реакции спокойной активации. Это подтверждается снижением содержания сегментоядерных нейтрофилов (гетерофилов ? Г), увеличением числа лимфоцитов
(Л) и, соответственно, уменьшением соотношения Г/Л. При частоте колебаний 140 и 160 мин-1 проявляется стресс-реакция, на что указывает снижение числа эозинофилов и лимфоцитов, а также увеличение числа сег83
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
ментоядерных нейтрофилов, соотношения Г/Л и индекса сдвига лейкоцитов крови. Транспортировка птицы в течение 30 мин вызывает острый
стресс, протекающий с напряжением адаптационных возможностей организма, о чем свидетельствует эозинопения, снижение содержания базофилов и лимфоцитов, увеличение доли сегментоядерных нейтрофилов, моноцитов и лейкоцитарных индексов.
ЛИТЕРАТУРА
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
С е л ь е Г. Стресс без дистресса. М., 1979.
Г а р к а в и Л.Х., К в а к и н а Е.Б., К у з ь м е н к о Т.С. Активационная терапия:
антистрессорные реакции активации и тренировки и их использование для оздоровления, профилактики и лечения. Ростов-на-Дону, 2006.
Г а р к а в и Л.Х., К в а к и н а Е.Б., У к о л о в а М.А. Адаптационные реакции и
резистентность организма. Ростов-на-Дону, 1990.
З а б у д с к и й Ю.И. Современные методы диагностики состояния стресса у сельскохозяйственных птиц. Тр. III Межд. ирано-российской конф. «Сельское хозяйство и природные ресурсы». М., 2002: 134-135.
З а б у д с к и й Ю.И. Проблемы адаптации в птицеводстве. С.-х. биол., 2002, 6: 80-85.
К а л ь - К а л и ф Я.Я. О лейкоцитарном индексе интоксикации и его практическом
значении. Врачебное дело, 1941, 1: 31-33.
Я б л у ч а н с к и й И.Н., П и л е п е н к о В.А., К о н д р а т е н к о В.Г. Индекс
сдвига лейкоцитов крови как маркер реактивности организма при остром воспалении.
Лаб. дело, 1983, 1: 60-61.
Л а к и н Г.Ф. Биометрия. М., 1990.
Г а л и ц к а я М.С. Влияние различных стрессовых ситуаций на моторно-секреторную
функцию тонкого кишечника у собак и коррекция стресс-реакций с использованием
биологически активных добавок. Канд. дис. Омск, 2003.
Г о р ш к о в Г.И., К у ч е р я в е н к о Н.С., А к и м о в В.В. Стресс-протективное
влияние талой и «дегазированной» воды на развитие цыплят. Сб. науч. тр. Харьковского
СХИ, 1985, 316: 101-107.
Л ы м а р ь В.Т., А н ш а к о в Д.В. Дебикирование как хирургическая стресс-операция.
Птицеводство, 2007, 1: 45-49.
С а л а у т и н В.В. Адаптивная реакция у цыплят при стрессах. Ветеринария, 2003, 1: 23-25.
Б а й д е в л я т о в А.Б., Н и к о л а е н к о В.П. Профилактика стрессов перемещения и
ветеринарных обработок птицы. Науч.-техн. бюлл. Укр. НИИ птицеводства, 1983, 15: 37-39.
Г о р и з о н т о в П.Д., Б е л о у с о в а О.И., Ф е д о т о в а М.И. Стресс и система
крови. М., 1983.
П ш е н н и к о в а М.Г. Феномен стресса. Эмоциональный стресс и его роль в патологии. Патол. физиол. и эксперимент. терапия, 2000, 4: 21-31.
М ы ш к и н К.И. Базофильные лейкоциты. Саратов, 1979.
К о в а л е в а О.Л., К о в т у н е н к о А.Ю. Динамика лейкограммы крови кур при
моделировании острого стресса. Мат. XII Межд. науч.-производств. конф. «Проблемы
сельскохозяйственного производства и пути их решения». Белгород, 2008: 159.
С у р а В.В., С к о б е л к и н О.К., П у х л о в а Е.В. и др. Способ диагностики
адаптационной реакции стресса. Патент РФ 2126153. № заявки 98103973/14, заявл.
12.02.1998, опубл. 10.02.1999. М., 1999.
ФГОУ ВПО Белгородский государственный
университет,
Поступила в редакцию
19 марта 2009 года
308015 г. Белгород, ул. Победы, 85,
e-mail: [email protected]
CHARACTERISTIC OF ADAPTIVE REACTIONS IN HENS TO DIFFERENT
FREQUENCY VIBRATION AND TRANSPORTATION
L.K. Buslovskaya, A.Yu. Kovtunenko
Summary
On the basis of dynamics of leukogram indices and leukocytal indices the features of adaptation of hen of the HubbordF 15 cross to different frequency vibration and to transportation were
studied. The staging and the tensity of adaptive reactions were established during the influence of
different force irritants.
84
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ БИОЛОГИЯ, 2009, № 6
Проблемы кормопроизводства
УДК 633.23:631.52:581.143.6
ПОЛУЧЕНИЕ РАСТЕНИЙ ПОЛЕВИЦЫ ПОБЕГОНОСНОЙ С
КОМПЛЕКСНОЙ УСТОЙЧИВОСТЬЮ К ТЯЖЕЛЫМ МЕТАЛЛАМ
И ЗАСОЛЕНИЮ МЕТОДАМИ КЛЕТОЧНОЙ СЕЛЕКЦИИ
Е.А. ГЛАДКОВ1,2
Разрабатывали биотехнологические методы получения клеточных линий и регенерантов
полевицы побегоносной (Agrostis stolonifera), устойчивых к комплексному воздействию тяжелых
металлов и засоления. Для получения растений, обладающих устойчивостью к меди и хлориду
натрия, применяли ступенчатую схему селекции. Растения, устойчивые к ионам меди и цинка,
получали методом прямой клеточной селекции.
Ключевые слова: клеточная селекция, толерантность, тяжелые металлы, засоление.
Key words: cell selection, tolerant, heavy metals, salinity.
Многие кормовые культуры очень чувствительны к засолению и тяжелым металлам, поэтому важной задачей является создание толерантных
растений. В антропогенных экосистемах растения подвергаются комплексному загрязнению от многих источников (1-4). Тяжелые металлы поступают в них из воздуха, при внекорневой подкормке посредством опрыскивания листьев, в результате протравливания семян, использования пестицидов и т.д. Одна треть почв, используемых под орошаемое земледелие,
засолена.
С помощью клеточной селекции удалось создать формы, устойчивые к определенному экологическому фактору ? засухе, засолению, тяжелым металлам (5-8).
Целью настоящей работы было получение растений, обладающих
комплексной устойчивостью к тяжелым металлам и засолению, с помощью методов клеточной селекции.
Методика. Объектом исследования служила полевица побегоносная
(Agrostis stolonifera), которая относится к ценным кормовым злакам и хорошо поедается животными.
Семена проращивали в чашках Петри на фильтровальной бумаге,
смоченной водой (контроль), растворами сульфата меди (концентрации в
пересчете на чистый металл 50; 75; 100 и 150 мг/л), сульфата цинка (150
мг/л), хлорида натрия (0,3 и 0,6 %). Начиная с 4-х сут, определяли всхожесть семян и степень развития проростка.
Каллус получали на агаризованной среде Мурасиге-Скуга (МС) с
добавлением 3 мг/л 2,4-дихлорфеноксиуксусной кислоты.
Для выделения устойчивых к меди и хлориду натрия растений применяли ступенчатую схему селекции. Были использованы различные концентрации токсикантов в комплексе (меди ? 50; 75 и более 100 мг/л, хлорида натрия ? 0,3; 0,5 и более 0,6 %).
На первом этапе каллус высаживали на среду МС, содержащую 50
мг/л Cu и 0,3 % NaCl. На стадии регенерации и укоренения концентрацию токсикантов увеличивали соответственно до 75 мг/л и 0,5 %. Выжившие растения-регенеранты первоначально выращивали в почве без добавления токсикантов. Затем их подстригали до высоты 16 см, а в почву в
виде водных растворов вносили соль меди и хлорид натрия до конечного
содержания (в расчете на сухую массу почвы) соответственно 75 мг/кг и
0,5 % или 150 мг/кг и 0,7 %. Оценивали прирост регенерантов в сравнении с обычными растениями. Контролем служили растения, высаженные
85
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
на субстрат, не содержащий токсикантов.
В экспериментах по созданию растений, устойчивых к меди и цинку, применяли прямую схему клеточной селекции (9) ? культивирование
каллусных культур в течение двух пассажей на селективной среде МС с
последующей регенерацией и укоренением. На каждом этапе в среду добавляли соли меди и цинка (соответственно 75 и 150 мг/л). Для оценки
токсичности меди и цинка первичный каллус высаживали на питательную
среду МС с различным содержанием токсикантов (медь ? 75, 150 мг/л;
цинк ? 100, 200, 300, 450 мг/л). Через месяц оценивали устойчивость каллусных культур к ионам тяжелых металлов по изменению сырой массы.
В каждом варианте анализировали по 100-200 семян и 50-100 каллусов, опыты проводили в 3-кратной повторности.
Статистическую обработку осуществляли в программе Microsoft XL
2003. Ошибку рассчитывали с помощью критерия Стьюдента.
Результаты. Ионы меди в изученных концентрациях оказывали сильное ингибирующее действие на всхожесть семян и рост побегов полевицы.
Фитотоксичность меди осо1. Всхожесть семян и рост побегов полевибенно сильно проявлялась в
цы побегоносной (по отношению к конпериод прорастания семян
тролю, %) при разных концентрациях
ионов меди и хлорида натрия в среде
(табл. 1), однако на 10-е сут
(4-е сут)
всхожесть значительно увеКонцентрация
личивалась. При концентраВсхожесть Рост побегов
Cu, мг/л
NaCl, %
ции меди 50 и 100 мг/л она
50
0
73,0±4,5
42,0±3,0
составляла соответственно 100
100
0
12,0±1,0
29,2±2,5
150
0
4,2±0,2
18,4±0,5
и 60 %, рост побегов через 1
50
0,3
41,4±1,5
42,0±3,5
нед также существенно уси100
0,3
10,5±0,5
30,0±2,1
100
0,6
0
0
лился. Мы также отмечали
150
0,3
0
0
фитотоксичность меди при
150
0,6
0
0
концентрации 30 мг/л в водном растворе и содержании в почве 30 мг/кг (что значительно ниже предельно допустимого значения) при подавление роста побегов, не превышающем 25 % от контроля (4).
При комплексном воз2. Рост каллусных тканей полевицы победействии
хлорида натрия и мегоносной при разных концентрациях иоди
токсическое
действие понов меди и хлорида натрия в среде Муследней усиливалось, особенрасиге-Скуга
но в впервые сутки после проКонцентрация
Число каллусов, шт.
растания (см. табл. 1). При доCu, мг/л
NaCl, %
общее
погибших
50
0,3
300
100
бавлении 0,3 % хлорида натрия
75
0,3
140
50
и 50 мг/л меди всхожесть се75
0,5
140
80
мян была ниже. На 10-е сут
токсичность хлорида натрия в сочетании с ионами меди существенно
уменьшалась. Семена прорастали при концентрациях меди и хлорида натрия соответственно 100 мг/л и 0,6 %, а также 150 мг/л и 0,3 %.
Каллусные культуры,
3. Регенерационная способность каллусных
как
и
целые
растения, окатканей полевицы побегоносной при раззались
чувствительными
к
ных концентрациях ионов меди и хлорида
натрия в среде Мурасиге-Скуга
комплексному воздействию
хлорида натрия и ионов Cu.
Концентрация
Число каллусов, шт.
При концентрации меди 50
Cu, мг/л NaCl, % общее способных к регенерации
75
0,3
50
10
мг/л и хлорида натрия 0,3 %
75
0,5
100
14
значительная доля клеток те100
0,6
50
0
мнела и погибала, но у части каллусов сохранялись нормальные ростовые показатели (табл. 2) и спо86
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
собность к регенерации.
В процессе ступенчатой селекции на стадии регенерации концентрации токсикантов были увеличены (табл. 3). В результате из 200 каллусов удалось получить 24 регенеранта. Четыре из них погибли в почве после
пересадки. Некоторые образцы имели морфологические отличия от исходных растений ? отсутствие кущения, более жесткие и темные листья. Рост
большинства растений-регенерантов при содержании меди 75 мг/кг и хлорида натрия 0,5 % не отличался от контроля, в то время как у обычных
растений наблюдалось отставание в росте в 1,5 раза и пожелтение листьев.
При содержании меди 150 мг/кг и хлорида натрия 0,7 % регенеранты демонстрировали повышенную устойчивость по отношению к растениям, не
прошедшим клеточную селекцию. Два из четырех растений, полученных из
устойчивых каллусных линий, не отличались от контроля без токсикантов, у
двух других средний прирост был в 2,5 раза больше, чем в контроле. В результате 9 из 10 проверенных образцов продемонстрировали повышенную
устойчивость к комплексному воздействию Cu и NaCl.
Совместное действие цинка и меди усиливало токсический эффект
последней (табл. 4). Возможно, цинк стимулирует повышенное поступление меди в растения. Однако указанные металлы конкурируют за точки
воздействия на клеточные мембраны, поскольку для проникновения в клетку они должны быть связаны с металлотионеиновыми белками (10).
Влияние этих метал4. Всхожесть семян и рост побегов полевилов
на
культуру
клеток было
цы побегоносной (по отношению к конболее существенным, чем на
тролю, %) при разных концентрациях
семена растений. Для растеионов меди и цинка (через 10 сут после
посева семян)
ний сублетальная концентрация меди составляла 100
Концентрация, мл/л
Всхожесть
Рост растений
мг/л, цинка ? 150 мг/л (см.
Cu
Zn
75
150
70,0±2,9
56,0±3,8
табл. 4). Для каллусов ток75
0
82,0±4,1
65,0±4,4
сический эффект наблюдали
100
150
60,0±4,9
33,0±3,3
100
0
60,0±5,6
56,0±4,0
при концентрации токсикантов соответственно 100 и 200
мг/л, но регенерационная способность была низкой уже при 75 и 150 мг/л.
При концентрации меди и цинка соответственно 150 и 450 мг/л каллус
приобретал темно-коричневую окраску, большая часть инокулюмов утрачивала способность к регенерации. В результате прямой клеточной селекции отобрали 10 растений, из которых четыре в процессе дальнейшей проверки показали повышенную устойчивость к ионам меди и цинка.
Итак, из каллусной ткани полевицы побегоносной нами были получены растения, обладающие комплексной устойчивостью к меди и хлориду натрия, а также к меди и цинку. Показано, что в случае высокой фитотоксичности и усиления неблагоприятного воздействия следует использовать ступенчатую схему селекции, а прямая селекция предпочтительнее
при меньшей фитотоксичности. Разработанные биотехнологии можно рекомендовать для получения других кормовых трав, устойчивых к тяжелым
металлам и засолению.
ЛИТЕРАТУРА
1.
2.
3.
А л е к с е е н к о В. Цинк и кадмий в окружающей среде. М., 1992.
Растения в экстремальных условиях минерального питания /Под ред. М.Я. Школьника,
Н.В. Алексеевой-Поповой. Л. 1983.
Д м и т р и е в В.В., Ф р у м и н Г.Т. Экологическое нормирование и устойчивость
природных экосистем. СПб, 2004.
87
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
4.
Г л а д к о в Е.А. Влияние комплексного взаимодействия тяжелых металлов на растения
мегаполисов. Экология, 2007, 1: 71-74.
5. Г л а д к о в Е.А., Г л а д к о в а О.В. Оценка комплексной фитотоксичности тяжелых
металлов и получение растений, обладающих комплексной устойчивостью. Биотехнология, 2007, 1: 81-86.
6. Г л а д к о в Е.А. Биотехнологические методы получения растений полевицы побегоносной с устойчивостью к кадмию и свинцу. С.-х. биол., 2008, 3: 83-87.
7. Г л а д к о в Е.А., Д о л г и х Ю.И., Г л а д к о в а О.В. и др. Клеточная селекция
газонных трав, толерантных к ионам меди. Биотехнология, 2006, 5: 53-58.
8. G i l i s s e n L.J.W., S t a v e r e n M.J. Zinc-resistant cell lines of Haplopapput gracilis. J.
Рlant Physiol., 1986, 125: 95-103.
9. Г л а д к о в Е.А., Г л а д к о в а О.Н., Г л у ш е ц к а я Л.С. Биотехнологический
способ получения устойчивых растений к солям свинца. В сб.: Науч. тр. МГУИЭ. М.,
2006: 91-96.
10. Б у т о в с к и й Р.О. Тяжелые металлы как техногенные химические загрязнители и их
токсичность для почвенных беспозвоночных животных. Агрохимия, 2005, 4: 73-91.
1Институт
физиологии растений РАН,
127276 г. Moсква, ул. Ботаническая, 35,
2ФГОУ ВПО Московский государственный
Поступила в редакцию
17 июня 2009 года
университет инженерной экологии,
105066 г. Москва, ул. Старая Басманная, 21/4,
e-mail: [email protected]
BIOTECHNOLOGICAL METHODS FOR ISOLATION THE PLANTS
POSSESSING COMPLEX STABILITY TO HEAVY METALS AND
SALINIZATION
E.A. Gladkov1,2
Summary
The biotechnological methods were development for reception of cellular lines and regenerants of Agrostis stolonifera tolerant to complex influence of heavy metals and salinization. The
plants resistant to cooper and sodium chloride were isolated by means of stepped breeding scheme.
The plants resistant to cooper and zinc were isolated by the method of direct cellular selection.
Научные конференции
ВСЕРОССИЙСКАЯ НАУЧНАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ
«ОРИЕНТИРОВАННЫЕ ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ И
ИХ РЕАЛИЗАЦИЯ В АПК РОССИИ»
(28-30 октября 2009 года, Московская обл., г. Сергиев Посад,
ГНУ Всероссийский научно-исследовательский и технологический институт
птицеводства Россельхозакадемии)
Конференция проведена совместно с Российским фондом фундаментальных исследований (РФФИ).
Основные научные направления работы конференции: инновационное развитие и экологизация сельскохозяйственного производства на основе фундаментальных исследований, агроэкологические и биотехнологические исследования в земледелии, проблемы азотфиксации и
трансгенеза, молекулярные маркеры в селекции и клеточная селекция в растениеводстве, оценка
генетического разнообразия, молекулярно-генетический анализ в оценке состояния и динамики
изменения генофонда, ДНК-технологии паспортизации пород, иммуногенетические методы,
криоконсервация, системы маркерной селекции, физиолого-биохимические основы продуктивности и проблемы адаптации в животноводстве.
Всероссийский научно-исследовательский
и технологический институт птицеводства
Адрес: Россия, 141311, Московская обл., г. Сергиев Посад, ул. Птицеградская, 10
Тел./факс: +7 (49654) 6-11-38
E-mail: [email protected]
С материалами конференции можно ознакомиться на сайте института.
www.vnitip.ru
88
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ БИОЛОГИЯ, 2009, № 6
УДК 636.086.1:636.085.19:632.4
ЗАРАЖЕННОСТЬ ГРИБАМИ РОДА Fusarium и КОНТАМИНАЦИЯ
МИКОТОКСИНАМИ ЗЕРНА ОВСА И ЯЧМЕНЯ НА СЕВЕРЕ
НЕЧЕРНОЗЕМЬЯ
О.П. ГАВРИЛОВА1, Т.Ю. ГАГКАЕВА1, А.А. БУРКИН2, Г.П. КОНОНЕНКО2
Провели комплексную оценку зерна ячменя и овса урожая 2007 года из хозяйств Новгородской, Ленинградской, Псковской, Вологодской и Кировской областей по зараженности грибами рода Fusarium и контаминации фузариотоксинами ? Т-2 токсином, дезоксиниваленолом и
зеараленоном.
Ключевые слова: зерно, фузариоз, фузариотоксины.
Key words: grain, fusariosis, fusariotoxins.
В сельском хозяйстве, в том числе в животноводстве, значительные
потери связаны с поражением зерна грибами рода Fusarium, адаптированными к определенным условиям биоценоза и различающимися по биологическим свойствам (1). Многие виды этих грибов могут образовывать высокотоксичные вторичные метаболиты ? фузариотоксины, способные вызывать интоксикации у всех видов сельскохозяйственных животных и птицы (2). Микотоксины накапливаются в растении в процессе вегетации,
делая зерно токсичным и непригодным для производства кормов уже к моменту уборки урожая. При хранении зерна с повышенной влажностью (более
16 %) также происходит значительное накопление фузариотоксинов (3).
Сочетание микотоксинов может вызывать намного более сильные отравления по сравнению с индивидуальными метаболитами (4).
Симптомы заболевания фузариотоксикозом часто выражены нечетко, и требуется анализ всех факторов, способных оказывать негативное
воздействие на организм животного. Для предотвращения фузариотоксикозов необходимо проводить регулярные исследования видового состава
возбудителей и их токсинообразующей способности с одновременной оценкой фактического состояния загрязненности зерна микотоксинами.
Нечерноземье ? крупный сельскохозяйственный регион, включающий 29 административных образований. По состоянию на 2005 год посевные площади под зерновыми и зернобобовыми культурами здесь составили 6103,18 тыс. га, или 14 % от общего показателя по стране (5).
Цель настоящей работы заключалась в выборочной оценке состояния зерна ячменя и овса из пяти областей северной части Нечерноземья
по зараженности грибами рода Fusarium, видовому составу патогенов и контаминации фузариотоксинами.
Методика. Исследовали 50 образцов зерна овса и 20 ? ячменя урожая 2007 года из хозяйств Новгородской, Ленинградской, Псковской, Вологодской и Кировской областей (табл. 1).
Для микологического анализа отбирали по 100-200 зерен, промывали их под струей водопроводной воды, дезинфицировали 0,1 % раствором AgNO3 в течение 1 мин, промывали стерильной водой и подсушивали
на стерильной фильтровальной бумаге. В чашки Петри на поверхность
картофельно-сахарозного агара со стрептомицином (100 мг/л) и Тритоном
Х-100 (0,02 %) раскладывали по 10 зерен. Через 7 сут инкубирования при
23 °С учитывали зараженность грибами рода Fusarium. Идентификацию видов проводили с использованием атласа-определителя (6).
Содержание в зерне Т-2 токсина (Т-2), дезоксиниваленола (ДОН)
и зеараленона (ЗЕН) определяли иммуноферментным методом (ГОСТ Р
89
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
52471-2005) с применением тест-систем «Т-2 токсин-ИФА», «Дезоксиниваленол-ИФА» и «Зеараленон-ИФА» (Россия), пороги чувствительности которых составляли соответственно 4, 20 и 20 мкг/кг.
При статистической обработке результатов использовали компьютерные программы Microsoft Office Excel и Statistika 6.0.
Результаты. Грибами рода Fusarium были заражены 90 % исследованных образцов зерна (табл. 2). Доля фузариозных зерен варьировала от
2,0 до 57,1 % у овса и от 2,0 до 24,5 % у ячменя. Усредненные значения
этого показателя для овса из четырех областей оказались близкими (11,312,8 %). Пораженность зерна из Вологодской области была несколько выше
(18,2 %). Для ячменя, произрастающего в Псковской, Вологодской и Кировской областях, доля фузариозных зерен составляла 11,4-12,9 %, в Ленинградской области она оказалась самой низкой ? 2,7 % (рис. 1).
1. Происхождение и сортовая принадлежность образцов зерна овса и ячменя,
оцененных по зараженности грибами рода Fusarium (2007 год)
Происхождение
область (район)
Сорт
хозяйство
Овес
ФГУ «Россельхозцентр», крестьянское хозяйство Боррус, Скакун, Фухс,
Беляевы, агрокомплекс «Сусолово», СПК «Бу- несортовой материал
реги», СКП «Озерки», ООО «Агро-Волок», СПК
«Нива», колхоз «Красное знамя», ЗАО «Савино»
ТОС ВИЗР, частные посевы, совхоз «Ушаки», Аргамак, Боррус
совхоз «Любань», ВИЗР, совхоз «Партизан»
Новгородская (Волотовский,
Мошенской, Старорусский,
Крестецкий, Боровичский,
Пестовский, Новгородский)
Ленинградская (Тосненский,
Кировский, Киришский,
Лужский, Кингисеппский,
Всеволожский, Пушкинский)
Псковская (Великолукский,
СТС Куйбышева, ЗАО «Великолукское», ФГУ Боррус, Улов, Лос 3,
Порховской, Бежаницкий,
«Россельхознадзор», частные посевы
Скакун, Сант, несортовой
Палкинский)
материал
Вологодская (Вологодский)
Хозяйство АОЗТ «Красная звезда», хозяйство
Боррус, Фухс
«Вологодские семена», ЗАО «Надеево», хозяйство «Майский»
Кировская (Верхошижемский, ОАО «Среднеивкино», ГУ НИИСХ СевероАргамак, Кречет, Сельма
Kировский)
Востока
Ячмень
Ленинградская (Тосненский) Совхоз «Ушаки», совхоз «Любань»
Балтика, Криничный,
Мураш
Псковская (Великолукский) ЗАО «Великолукское»
Эльф, несортовой материал
Вологодская (Вологодский)
Хозяйство АОЗТ «Красная звезда», хозяйство
Выбор, Зазерский, Зазер«Майский», хозяйство «Родина»
ский 85
Кировская (Kировский)
ЗАО СХП «Кировское», ЗАО агрофирма «Доро- Зазерский 85, Новичок,
ничи», ФГОУ ВПО «Вятская государственная
Хлыновский, Эколог,
сельхозакадемия»
Эльф
Заражено
образцов
Область возделывания
Исследовано
образцов
2. Число образцов зерна овса и ячменя, зараженных грибами рода Fusarium и
контаминированных фузариотоксинами, из разных областей Нечерноземья
(2007 год)
Контаминировано фузариотоксинами
Вид гриба
F. poae
F. sporotri- F. ramichioides
nearum
F. culmorum F. spp.
Т-2
ДОН
Овес
1
1
0
4
2
10
8
0
0
5
3
3
3
0
0
2
5
11
4
2
0
6
5
6
4
2
3
4
4
4
20
5
3
21
19
34
Ячмень
Ленинградская
6
5
1
0
0
0
5
1
0
Псковская
3
2
2
2
0
0
2
3
2
Вологодская
5
5
2
3
1
0
4
3
3
Кировская
6
6
3
3
0
1
5
6
4
Всего
20
18
8
8
1
1
16
13
9
П р и м е ч а н и е. Т-2 и ДОН ? соответственно Т-2 токсин и дезоксиниваленол; F. spp ? комплекс
других выявленных видов грибов.
Новгородская
Ленинградская
Псковская
Вологодская
Кировская
Всего
10
16
11
6
7
50
10
13
10
6
6
45
10
13
9
6
5
43
Инфекция отсутствовала в образцах овса из Лужского, Тосненского
90
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
районов (сорт Аргамак) и Всеволожского района Ленинградской области
(сорт Боррус), Великолукского района Псковской области (несортовой), Верхошижемского района Кировской области (сорт Аргамак), а также на ячмене
из Тосненского района Ленинградской области (сорт Мураш) и Великолукского района Псковской области (сорт Эльф). Ранее на Волосовском госсортоучастке (Ленинградская обл.) уже была выявлена относительно высокая устойчивость к фузариозу у овса сорта Аргамак и ячменя сорта Эльф (7).
Большинство культур Fusarium, выделенных из зерна, относились
к видам F. poae, F. sporotrichioides (см. табл. 2). Также были идентифицированы F. graminearum, F.
culmorum, F. avenaceum,
F. tricinctum, F. arthrosporioides, F. anguioides,
F. langsethiae, F. equiseti,
Рис. 1. Зараженность (%) зерна овса (А) и ячменя (Б) грибаF. semitectum, F. heteroми рода Fusarium в разных областях возделывания: 1 ? Новгородская, 2 ? Ленинградская, 3 ? Псковская, 4 ? Волоsporum, F. dimerum, F. oxгодская, 5 ? Кировская; «-» ? средняя зараженность зерна
ysporum, F. sambucinum и
овса и ячменя по области (2007 год).
Gibberella fujikuroi. Наиболее типичным представителем микобиоты овса оказался F. poae, который
выявили практически во всех образцах из всех обследованных областей, частота встречаемости F. sporotrichioids была значительно ниже (рис. 2). Оба вида
принято считать возможными источниками контаминации зерна Т-2, хотя у
F. sporotrichioides доля продуцентов выше, а интенсивность токсинообразования выражена гораздо сильнее, чем у F. poae (8, 9).
Т-2 был обнаружен в зерне на всех территориях возделывания с
разной частотой и степенью контаминации (см.
табл. 2). Роль F. sporotrichioides в интоксикации
овса, по-видимому, весьма существенна. Содержание Т-2, превышающее
100 мкг/кг, отмечено в
Рис. 2. Зараженность зерна овса (А) и ячменя (Б) различными
Псковской, Вологодской и
видами Fusarium: 1 ? F. poae, 2 ? F. sporotrichioides, 3 ? F.
Кировской областях (рис.
graminearum + F. culmorum, 4 ? F. spp. (2007 год).
3, А). Повсеместно распространенный F. poae также мог быть причастен к накоплению токсина в
овсе, поскольку случаи заражения зерна этим видом гриба (доля инфицированных зерен 10-50 %) были достаточно частыми (см. рис. 2, А).
На ячмене встречаемость видов F. sporotrichioides и F. poae и степень поражения ими зерна была сходной (см. рис. 2). Случаи контаминации Т-2 в количествах 100 мкг/кг и более отмечали при обследовании зерна
из Псковской области (см. рис. 3, А).
Виды F. graminearum и F. culmorum, известные способностью к активному накоплению другого токсина трихотеценового ряда ? ДОН, не
были найдены на зерне из Ленинградской и Псковской областей, однако
достаточно часто встречались в овсе из Кировской области. В Вологодской
области F. graminearum был обнаружен в двух из шести исследованных образцов овса и в одном из пяти образцов ячменя (см. табл. 2). Наибольшую
91
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
степень заражения этим грибом (10 %) отмечали у сорта овса Фухс (хозяйство «Майский», Вологодская обл.) (см. рис. 2, А). Ранее при выборочном микологическом исследовании зерна из Новгородской, Кировской и
Вологодской областей нам не удавалось обнаружить F. graminearum.
Вид F. culmorum,
который раньше относили к доминирующим
патогенам зерна в регионе (1, 10), был найден в образцах овса
сортов Кречет и Аргамак и ячменя сорта Новичок (ОАО «Среднеивкино», Кировская обл.).
Максимальная зараженность зерна этим видом
составляла 4,1 %.
Частота обнаружения ДОН в овсе (34
положительных образца
из 50) и ячмене (9 из 20)
не соответствовала распространению его продуцентов (см. табл. 2). В
трех областях (НовгородРис. 3. Содержание Т-2 токсина (А) и дезоксиниваленола (Б)
ская, Псковская и Волов зерне овса (а) и ячменя (б), зараженном грибами рода Fusarium, в разных областях возделывания: 1 ? Новгородская,
годская) контаминация
2 ? Ленинградская, 3 ? Псковская, 4 ? Вологодская, 5 ?
овса ДОН была повсемеКировская (2007 год).
стной, отмечены случаи
накопления значительных количеств (1000 мкг/кг и более) этого токсина (см.
рис. 3, Б). Кроме того, образцы, загрязненные ДОН, встречались и в тех областях (Ленинградская, Псковская), где продуцирующих видов (F. graminearum и
F. culmorum) обнаружено не было (см. табл. 2). В Псковской, Вологодской и
Кировской областях 9 из 14 исследованных образцов ячменя содержали
ДОН, причем загрязненность была существенно ниже, чем у овса, и составляла 24-239 мкг/кг (см. табл. 2, см. рис. 3, Б). В ячмене из Ленинградской
области (6 образцов) ДОН обнаружить не удалось.
Случаи соответствия между зараженностью F. graminearum и контаминацией ДОН были зафиксированы только для отдельных образцов. В
двух образцах овса из Вологодской области, инфицированных F. graminearum (2 и 10 %), содержание ДОН составляло 889 и 3155 мкг/кг, в образце
из Новгородской области (8,2 %) ? 998 мкг/кг. В четырех образцах овса
из Кировской области, зараженных F. graminearum (0,5-1,8 %) и F. culmorum (1,0-4,1 %), токсин обнаружен в количествах от 54 до 1620 мкг/кг.
Образец ячменя из Вологодской области со степенью инфицированности
F. graminearum 5,6 % содержал 100 мкг/кг ДОН. В то же время часто наблюдалась контаминация зерна ДОН при отсутствии в нем указанных видов Fusarium и, наоборот, отрицательный результат токсикологического
анализа был получен для ячменя, инфицированного F. culmorum.
Несмотря на достаточно высокую чувствительность иммуноферментного анализа, зеараленон в количестве 182 мкг/кг был найден только в
одном образце овса из Вологодской области. Способностью продуцировать
ЗЕН обладают многие виды фузариозных грибов, однако их потенциал недостаточен для существенного накопления этого метаболита в зерне.
В составе микобиоты зерна были выявлены и другие представители
рода Fusarium. В нескольких образцах овса из Новгородской, Псковской и
92
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
Вологодской областей впервые обнаружены штаммы недавно описанного
европейскими исследователями вида F. langsethiae (11), интенсивно продуцирующего Т-2. Так, в одном из образцов сорта Боррус (хозяйство «Красная Звезда», Вологодская обл.) зараженность F. langsethiae составила 5 %, а
количество Т-2 в зерне ? 114 мг/кг.
Таким образом, в 2007 году на севере Нечерноземья грибами рода
Fusarium было заражено 90 % исследованных образцов зерна овса и ячменя.
Наиболее распространенные виды ? F. poae, F. sporotrichioides. Также выявлены нетипичные для этого региона виды F. graminearum и F. langsethiae, являющиеся продуцентами опасных микотоксинов. Токсины ДОН и Т-2 обнаружены в зерне на всей исследованной территории, однако их наиболее
высокое содержание отмечено в Псковской, Новгородской, Вологодской и
Кировской областях. В связи с обнаружением опасных патогенов необходимо
усилить контроль за качеством зерна из Нечерноземья, используемого в производстве кормов. Представленная работа служит примером совместного микологического и токсикологического исследования состояния возделываемого зерна. Подобный подход весьма полезен как в научном, так и в практическом аспекте и заслуживает распространения на другие регионы страны.
ЛИТЕРАТУРА
1.
Л е в и т и н М.М., И в а щ е н к о В.Г., Ш и п и л о в а Н.П. и др. Возбудители фузариоза колоса зерновых культур и форм проявления болезни на северо-западе России.
Микол. и фитопатол., 1994, 28 (3): 58-64.
2. К о н о н е н к о Г.П. Система микотоксикологического контроля объектов ветеринарно-санитарного и экологического надзора. Автореф. докт. дис. М., 2005.
3. Л ь в о в а Л.С. Особенности хранения и переработки зерна, пораженного фузариозом.
Тез. докл. науч.-координац. совещания 19-22 октября 1992 года. Краснодар, 1992: 4-7.
4. K o s h i n s k y H.A., K h a c h a t o u r i a n s G.G. Trichothecene synergism, additivity and antagonism: The significance of the maximally quiescent ratio. Natural Toxins, 1992, 1: 38-47.
5. Основные показатели сельского хозяйства в России в 2005 году. М., 2006.
6. G e r l a c h W., N i r e n b e r g H. The genus Fusarium ? a Pictorial Atlas. Berlin, Germany, 1982.
7. Г а в р и л о в а О.П., Г а г к а е в а Т.Ю., Б у р к и н А.А. и др. Фузариоз зерновых
культур на Волосовском государственном сортоучастке Ленинградской области. Вест.
защиты растений, 2009, 4: 37-43.
8. T h r a n e U., A d l e r A., C l a s e n P.E. e.a. Diversity in metabolite production by Fusarium
langsethiae, Fusarium poae, and Fusarium sporotrichioides. Int. J. Food Microbiol., 2004, 95: 257-266.
9. K o n o n e n k o G., B u r k i n A. T-2 production as a possible taxonomy marker for Fusarium sporotrichioides and Fusarium poae species. Proc. European Fusarium Seminar 19-22 September 2006 (Book of abstracts). Netherlands, 2006: 51.
10. Ш и п и л о в а Н.П., Г а г к а е в а Т.Ю. Фузариоз колоса и зерна в северо-западном
регионе России. Защита растений, 1992, 11: 7-8.
11. T o r p M., N i r e n b e r g H.I. Fusarium langsethiae sp. nov. on cereals in Europe. Int. J.
Food Microbiol., 2004, 95: 247-256.
1ГНУ
Всероссийский НИИ защиты растений
Россельхозакадемии,
Поступила в редакцию
15 июня 2009 года
196608 г. Санкт-Петербург?Пушкин, ш. Подбельского, 3,
e-mail: [email protected];
2ГНУ Всероссийский НИИ ветеринарной
санитарии, гигиены и экологии Россельхозакадемии,
123022 г. Москва, Звенигородское ш., 5,
e-mail: [email protected]
MYCOLOGICAL INFECTION BY Fusarium STRAINS AND MYCOTOXINS
CONTAMINATION OF OATS AND BARLEY GRAIN IN THE NORTH
OF NONCHERNOZEM?E
O.P. Gavrilova1, T.Yu. Gagkaeva1, A.A. Burkin2, G.P. Kononenko2
Summary
The authors made complex estimation of oats and barley grains of the 2007 harvest from
farms of Novgorodskaya, Leningradskaya, Pskovskaya, Vologodskaya and Kirovskaya oblast? on mycoinfection by Fusarium and toxins contamination ? T-2, deoxynivalenole and zearalenone.
93
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ БИОЛОГИЯ, 2009, № 6
Иммунитет и ветеринария
УДК 636.2:591.111:57.032
ДИНАМИКА БИОХИМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КРОВИ У
НОВОРОЖДЕННЫХ ТЕЛЯТ В ПЕРВУЮ НЕДЕЛЮ ЖИЗНИ
М.И. РЕЦКИЙ, С.В. ШАБУНИН, А.И. ЗОЛОТАР?В, Г.Н. БЛИЗНЕЦОВА,
Д.Б. ЧУСОВ
У телят красно-пестрой породы изучали возрастную динамику биохимических показателей крови в течение 1-й нед жизни. Установили, что в этот период многие биохимические показатели крови существенно и быстро изменяются. Показано, что выпойка первых порций молозива, возраст и функциональная зрелость органов и систем играют важную роль в достижении гомеостаза в первые часы жизни.
Ключевые слова: телята, новорожденные, адаптация, кровь, метаболиты, ферменты.
Key words: calves, newborn, adaptation, blood, metabolites, enzyme.
В первые часы жизни в организме новорожденного теленка происходят существенные физиолого-биохимические перестройки, связанные с
высокой потребностью в энергии и формированием нового метаболического статуса (1, 2). При этом концентрация различных компонентов крови может изменяться вследствие функциональной незрелости систем и органов, проявления специфической активности ферментов, адаптации к новой среде обитания. В этот период электролитный и водный баланс находятся под контролем почек, ведущую роль в обеспечении газового обмена
приобретают легкие (3), снабжение питательными веществами происходит
через желудочно-кишечный тракт, меняется функциональное состояние
печени (4) и поджелудочной железы (5).
Целью настоящей работы было изучение динамики биохимических
показателей крови у новорожденных телят в течение 1-й нед жизни.
Методика. Исследования проводили в ОАО «Воронежпищепродукт» (Новоусманский р-н, Воронежская обл.) на 17 новорожденных телятах красно-пестрой породы. Первую порцию молозива животные получали
через 1,0-1,5 ч по??ле рождения. С 1-х по 3-и сут жизни телятам давали
молозиво каждые 4 ч, в течение 4-6-х сут ? каждые 12 ч. За животными
вели постоянное клиническое наблюдение, один раз в сутки измеряли частоту дыхания, пульса, ректальную температуру и массу тела.
Образцы крови собирали в течение 10-15 мин после рождения, в
возрасте 1, 3, 6, 12, 24 ч, а затем каждые 24 ч (перед кормлением) до 6-х
сут жизни. В сыворотке определяли активность аспартатаминотрансферазы (АсАТ), аланинаминотрансферазы (АлАТ), ?-глутамилтрансферазы
(ГГТ), щелочной фосфатазы (ЩФ), содержание глюкозы, кальция, фосфора, холестерина, мочевины, креатинина ? на биохимическом анализаторе Hitachi-902 («Hitachi High-Technologies Corporation», Япония); активность лактатдегидрогеназы (ЛДГ), общих липидов, триглицеридов, билирубина ? с помощью наборов фирмы «Vital Diagnostic» (Россия); содержание
кортизола ? с использованием набора реагентов для иммуноферментного
определения кортизола в сыворотке крови «Стероид-ИФА-кортизол-01»
(Россия); натрия ? на атомно-абсорбционном спектрофотометре фирмы
«Perkin Elmer», модель 703 (США); общего белка ? рефрактометрически;
белковые фракции ? электрофорезом в агарозном геле; содержание эритроцитов, гемоглобина, величину гематокрита ? общепринятыми методами (6).
Статистическую обработку полученных данных проводили в компьютерной программе Statistica 5.0.
94
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
Результаты. Признаков ухудшения здоровья у телят обнаружено не
было. Масса их тела увеличивалась в течение всего экспериментального
периода. Ректальная температура снижалась с 39,40±0,48 °С в момент рождения до 38,50±0,34 °С в возрасте 12 ч, к концу 4-х сут жизни она повышалась до 39,70±0,77 °С, к концу 6-х сут ? спадала до 38,20±0,53 °С. Частота дыхания за весь экспериментальный период колебалась от 40,20±4,14
до 50,70±5,89 дыхательных движений в минуту. Частота пульса за первые 6 ч снижалась с 185,00±12,78 до 148,20±17,56 уд/мин и стабилизировалась (120-140 уд/мин) на 2-6-е сут.
К суточному возрасту у телят уменьшалось (P < 0,05) содержание
гемоглобина (с 116,00±5,24
до 99,20±2,38 г/л), число
эритроцитов (с 8,50±0,37
до 7,30±0,24 1012/л), величина гематокрита (с
33,80±0,55 до 29,40±0,71 %)
(рис. 1). Концентрация
глюкозы в сыворотке крови при рождении была
низкой. Через 3 ч после
выпойки первой порции
Рис. 1. Гематокритное число и содержание гемоглобина в кромолозива она увеличивави у новорожденных телят красно-пестрой породы в зависимости от возраста (Новоусманский р-н, Воронежская
лась, но к 8-му ч жизни
обл.).
снижалась. К 18-му ч после рождения количество глюкозы в крови повышалось (Р < 0,01) и стабилизировалось к 24-му ч после рождения. Изменения концентрации глюкозы в
крови за счет гликогенолиза служит физиологическим механизмом приспособления в период, когда поджелудочная железа и печень функционируют
еще недостаточно. В наших опытах максимальное значение этого показателя было отмечено в течение 1 ч после рождения, что может быть результатом процесса гликогенолиза, связанного с увеличением активности симпатического отдела ЦНС.
Повышение активности гипофизарно-адреналовой системы играет
важную роль в инициации акта рождения (7),
поэтому сразу после него
в сыворотке крови телят
была установлена наиболее высокая концентрация кортизола. К 3-му ч
жизни она уменьшалась с
85,40±15,16 до 30,00±2,17
нг/мл, к концу 6-х сут ?
Рис. 2. Концентрация глюкозы (1) и кортизола (2) в сыворотке крови у новорожденных телят красно-пестрой породы
до 10,3±1,97 нг/мл (рис. 2).
в зависимости от возраста (Новоусманский р-н, ВоронежОбратная линейная завиская обл.).
симость между содержанием глюкозы и кортизола у новорожденных телят уже была установлена
другими авторами (8). Следовательно, состояние углеводного обмена и гипофизарно-адреналовой системы играет важную роль в начальный период
адаптации.
Содержание холестерина и триглицеридов в сыворотке крови телят
95
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
повышалось в первые 24 ч жизни, что было связано с выпойкой первых
порций молозива, содержащего большое количество липидов (табл. 1). По
достижении телятами 6-суточного возраста концентрация холестерина увеличивалась в 3 раза, триглицеридов ? приблизительно в 20 раз.
1. Возрастные изменения показателей липидного и белкового обмена в сыворотке крови у новорожденных телят красно-пестрой породы (M±m, Новоусманский р-н, Воронежская обл.)
Возраст
Холестерин,
ммоль/л
Триглицериды,
ммоль/л
10-15 мин
0,75±0,05
1ч
0,86±0,04
3ч
0,81±0,04
6ч
0,75±0,05
12 ч
0,88±0,06
24 ч
1,14±0,08*
2 сут
1,30±0,05*
3 сут
1,48±0,09*
4 сут
1,82±0,11*
5 сут
2,05±0,17*
6 сут
2,34±0,16*
* Р < 0,01 по сравнению возрастом
0,030±0,001
0,040±0,001
0,040±0,002
0,070±0,001*
0,090±0,001*
0,400±0,034*
0,450±0,027*
0,460±0,025*
0,620±0,019*
0,600±0,020*
0,630±0,021*
10-15 мин.
Общий белок,
г/л
Альбумины,
г/л
Глобулины,
г/л
45,0±0,9
47,1±1,2
45,2±0,9
54,5±2,4
57,6±1,9
60,1±2,7*
63,3±3,1*
62,5±2,5*
59,8±1,8*
59,7±1,7*
57,1±1,8*
33,0±0,9
33,0±0,9
31,2±0,8
30,2±1,5
29,1±1,2
28,0±1,3*
31,1±1,2
32,3±1,5
31,1±1,3
32,0±1,1
32,0±1,1
12,1±0,5
14,1±0,4
14,0±0,5
24,2±0,9*
28,5±1,2*
32,1±2,1*
32,2±1,8*
30,3±2,1*
28,6±0,9*
27,7±0,9*
25,1±1,0*
Количество глобулинов и общего белка после выпойки молозива
также возрастало. К 48-му ч содержание белка достигало максимальных значений и оставалось относительно постоянным до конца 6-х сут жизни.
Концентрация альбуминов в сыворотке несколько уменьшалась к концу 1-х
сут, что было связано с увеличением относительного содержания глобулинов во фракции общего белка к 6-му ч жизни. Доля глобулинов постепенно снижалась и составляла 25 г/л к концу 6-х сут. Выпойка молозива, как
было установлено (9, 10), оказывает прямое влияние на этот показатель.
Активность ГГТ через 1,5-2,0 ч после первой выпойки молозива
увеличивалась в 18,6 раза, активность ЩФ за этот период возрастала в 1,5,
АсАТ и АлАТ ? в 1,6, ЛДГ ? в 1,3 раза. Максимальную активность всех
изученных ферментов отмечали в конце 1-х сут жизни телят (табл. 2).
2. Возрастные изменения активности некоторых ферментов (Ед/л) в сыворотке крови у новорожденных телят красно-пестрой породы (M±m, Новоусманский р-н, Воронежская обл.)
Возраст
ГГТ
ЩФ
ЛДГ
АсАТ
АлАТ
10-15 мин
23,0±1,5
235,5±19,5
421,5±20,4
27,1±1,4
5,0±0,1
1ч
29,2±1,6
247,4±18,4
493,0±19,8
26,0±1,2
5,1±0,2
3ч
428,4±34,1*
364,0±20,0
546,0±21,6
38,4±1,7
8,3±0,4*
6ч
1293,0±141,1*
507,7±35,6*
621,5±29,4*
56,2±1,7*
9,7±0,4*
12 ч
1720,1±234,5*
622,1±44,2*
706,6±30,0*
73,2±5,1*
11,1±0,7*
24 ч
2200,2±259,1*
898,0±75,7*
759,3±25,5*
80,9±6,4*
12,0±0,6*
2 сут
1940,0±196,1*
528,3±51,1*
680,1±14,9*
45,4±3,5*
12,5±0,8*
3 сут
724,5±54,2*
362,4±24,9
621,0±22,9*
32,2±2,4
16,3±0,7*
4 сут
465,0±25,6*
320,1±14,7
602,5±30,1*
30,1±1,9
12,5±0,5*
5 сут
313,4±12,8*
305,0±19,8
607,3±25,2*
32,0±1,3
13,1±0,5*
6 сут
283,7±19,6*
307,3±20,0
608,2±17,4*
31,0±1,2
14,0±0,2*
П р и м е ч а н и е. ГГТ, ЩФ, ЛДГ, АсАТ и АлАТ ? соответственно ?-глутамилтрансфераза, щелочная
фосфатаза, лактатдегидрогеназа, аспартатаминотрансфераза и аланинаминотрансфераза.
* Р < 0,01 по сравнению возрастом 10-15 мин.
Наиболее существенно за первые 24 ч возрастала активность ?-глутамилтрансферазы. В возрасте 1 сут она превышала исходную в 95,6 раза.
В работах на телятах (9) и ягнятах (11) также зафиксировано увеличение
активности этого фермента после первых кормлений. Считают, что повышение активности ?-глутамилтрансферазы в сыворотке крови новорожденных можно использовать в качестве маркера интенсивности всасывания
белков молозива в первые сутки жизни (12).
Активность ЩФ у телят через 24 ч после рождения превышала исходную в 3,8 раза (P < 0,01). Она была выше, чем у телят возрасте от 4 до 8
нед (395,0±50,67 Ед/л) и телок в возрасте от 11 до 18 нед (133,05±10,29
96
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
Ед/л) (13). В сыворотке крови у ягнят активность ЩФ была связана с ростом
активности кишечной формы ЩФ и повышалась между 15-м и 21-м ч после
рождения (14). Однако не удалось установить связи активности ЩФ в сыворотке с другими компонентами молозива, поэтому считают, что увеличение
ее активности в сыворотке крови новорожденных телят не в полной мере отражает степень всасывания молозивных белков. Активность ГГТ и ЩФ в сыворотке крови новорожденных телят может быть как молозивного, так и кишечного происхождения, а изменение активности АсАТ, АлАТ и ЛДГ ? скорее физиологическая реакция, чем ответ на выпойку молозива (15).
Содержание натрия в
сыворотке крови через сутки
после рождения составляло
63,00±0,68 ммоль/л, причем
возраст и первое потребление
молозива телятами существенно не влияли на этот показатель. На концентрацию
фосфора и кальция выпойка
молозива также существенно
не влияла. Их содержание несколько уменьшалось к суточному возрасту ? соответственно с 2,60±0,38 до 2,40±0,39
(P > 0,1) и с 3,40±0,45 до
3,00±0,37 ммоль/л (P > 0,1).
Концентрация креатинина (рис. 3, А) за первые
24 ч уменьшалась в 2,47 раза
(P < 0,001). Возможное объяснение этому ? малое изменение почечного кровотока при рождении и его возРис. 3. Возрастные изменения содержания креатинина
растание к концу 1-х сут (16).
(А), мочевины (Б) и билирубина (В) в сыворотке кроДоля мочевины (см. рис. 3,
ви новорожденных телят красно-пестрой породы (НоБ) в сыворотке крови с возвоусманский р-н, Воронежская обл.).
растом постепенно уменьшалась. По данным H.W. Brooks с соавт. (17), мочевина переносится посредством простой диффузии через мембрану почечных канальцев, и ее концентрацию в крови можно использовать в качестве грубого индикатора
клубочковой фильтрации. Содержание билирубина (см. рис. 3, В) к концу
1-х сут жизни увеличивалось более чем в 6 раз, к 6-суточному возрасту ?
снижалось. Вследствие физиологической незрелости ферментных систем
печени у плода и новорожденного понижена активность глюкуронилтрансферазы, а способность незрелых гепатоцитов к секреции непрямого билирубина повышена. В сочетании с усиленным всасыванием непрямого билирубина в кишечнике это приводит к развитию гипербилирубинемии
(18). Уменьшение концентрации билирубина к 6-суточному возрасту может быть связано с повышением скорости клубочковой фильтрации и возрастным становлением ферментативных систем печени.
Итак, у телят в 1-ю нед жизни многие биохимические показатели
крови изменяются достаточно быстро. Снижение содержания кортизола,
креатинина и мочевины наиболее существенно и обусловлено состоянием
нейро-эндокринной и выделительной систем. Изменение количества билирубина, активности аспартатаминотрансферазы, аланинаминотрансферазы и
лактатдегидрогеназы представляет собой физиологическую реакцию, связанную с функцией печени и почек. Весьма значительное повышение кон97
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
центрации ?-глобулинов, липидов и активности ?-глутамилтрансферазы в
сыворотке крови определяется их высоким содержанием в молозиве. Таким
образом, в достижении гомеостаза в первые часы жизни животных важную
роль играет выпойка первых порций молозива, возраст, а также функциональная зрелость органов и систем. Поэтому результаты анализов биохимических показателей крови у новорожденных телят необходимо трактовать
крайне осторожно, учитывая указанные причины модификации метаболического профиля в течение 1-й нед постнатального периода развития.
ЛИТЕРАТУРА
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
R i c h e t E., D a v i c c o M.J., B a r l e t J.P. Plasma catecholamine concentrations in
lambs and calves during the perinatal period. Reprod. Nutr. Dev., 1985, 25: 1007-1016.
Х о ч а ч к а П., С о м е р о Д. Стратегия биохимической адаптации. М., 1977.
U y s t e p r u y s t C.H., R e i n h o l d P., C o g h e J. e.a. Mechanics of the respiratory
system in healthy newborn calves using impulse oscillometry. Res. Vet. Sci., 2000, 68: 47-55.
G r o d z k i K., L e c h o w s k i R., L e n a r c i k M. The biochemical profile of calves'
liver in the course of diarrhea during the first 10 days of life. Pol. Arch. Weter., 1991, 31: 49-63.
Z a b i e l s k i R., M o r i s s e t J., P o d g u r n i a k P. e.a. Bovine pancreatic secretion in the
first week of life: potential involvement of intestinal CCK receptors. Regul. Pept., 2002, 103: 93-104.
К о н д р а х и н И.П., К у р и л о в Н.В., М а л а х о в А.Г. Клиническая лабораторная диагностика в ветеринарии. М., 1985.
J a c o b S.K., R a m n a t h V., P h i l o m i n a P.T. e.a. Assessment of physiological
stress in periparturient cows and neonatal calves. Indian J. Physiol. Pharmacol., 2001, 45: 233-238.
K u r z M.M., W i l l e t t L.B. Carbohydrate, enzyme, and hematology dynamics in newborn calves. J. Dairy Sci., 1991, 74: 2109-2118.
W e a v e r D. M., T y l e r J.W., V a n M e t r e D.C. e.a. Passive transfer of colostral
immunoglobulins in calves. J. Vet. Intern. Med., 2000, 14: 569-577.
B l u m J.W. Nutritional physiology of neonatal calves. J. Anim. Physiol. Anim. Nutr. (Berl.),
2006, 90: 1-11.
M a d e n M., A l t u n o k V., B i r d a n e F.M. e.a. Blood and colostrum/milk serum
gamma-glutamyltransferase activity as a predictor of passive transfer status in lambs. J. Vet.
Med. B. Infect. Dis. Vet. Public Health, 2003, 50: 128-131.
Р е ц к и й М.И., Ш а х о в А.Г., Б л и з н е ц о в а Г.Н. и др. Тест для оценки пассивного переноса колостральных иммуноглобулинов. Ветеринария, 2008, 6: 48-50.
B u s h L.J., S t a l e y T.E. Absorption of colostral immunoglobulins in newborn calves. J.
Dairy Sci., 1980, 63: 672-680.
H e a l y P.J. Isoenzymes of alkaline phosphatase in serum of newly born lambs. Res. Vet. Sci.,
1975, 19: 127-130.
B o y d J.W. Relationships between acid-base balance, serum composition and colostrum absorption in newborn calves. Br. Vet. J., 1989, 145: 249-256.
W a n g J., R o s e J.C. Developmental changes in renal renin mRNA half-life and responses to
stimulation in fetal lambs. Am. J. Physiol. Regul. Integr. Comp. Physiol., 1999, 277: R1130-1135.
B r o o k s H.W., G l e a d h i l l A., W a g s t a f f A.J. e.a. Fallibility of plasma urea and
creatinine as indices of renal function in diarrhoeic calves treated with conventional or nutritional
oral rehydration solutions. Vet. J., 1997, 154: 35-39.
P e a r s o n E.G., D i r k s e n G., M e y e r J. e.a. Evaluation of liver function tests in
neonatal calves. J. Am. Vet. Med. Assoc., 1995, 207: 1466-1469.
ГНУ Всероссийский научно-исследовательский
ветеринарный институт патологии, фармакологии
и терапии Россельхозакадемии,
Поступила в редакцию
27 ноября 2008 года
394087 г. Воронеж, ул. Ломоносова, 114-б,
e-mail: [email protected], [email protected], [email protected]
DYNAMICS OF BIOCHEMICAL PARAMETERS OF BLOOD IN
NEWBORN CALVES AT THE FIRST WEEK OF THEIR LIFE
M.I. Retskii, S.V. Shabunin, A.I. Zolotarev, G.N. Bliznetsova, D.B. Chusov
Summary
In calves of the Red-and White breed the authors studied the age dynamics of biochemical
parameters of blood during first week of their life. It was established, that at the this period many
biochemical indices of blood alter profoundly and rapidly. Intake the first portions of a colostrum,
the age and the functional ripeness of organs and systems play the important role in achievement of
a homeostasis at the first o'clock of life of neonatal calves.
98
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ БИОЛОГИЯ, 2009, № 6
УДК [636.2+636.4.033]:591.146:577.112
ОСОБЕННОСТИ БЕЛКОВОГО СОСТАВА МОЛОЗИВА И МОЛОКА
У КРУПНОГО РОГАТОГО СКОТА И СВИНЬИ
Р.Р. ИСЛАМОВ, Р.Р. ХАЕРТДИНОВ
Исследовали соотношение белковых фракций молозива и молока у крупного рогатого
скота молочных холмогорской, голштинской пород и татарстанского типа, а также свиней крупной белой породы. Показано, что в молозиве и молоке содержатся идентичные белки, однако их
количество различается. Изменение белкового состава молозива при переходе в молоко существенно и видоспецифично: у крупного рогатого скота снижение содержания белков в молоке происходит исключительно за счет сывороточных белков, у свиней ? за счет как белков сыворотки,
так и казеинов.
Ключевые слова: крупный рогатый скот, свинья, молозиво, молоко, белки, фракции, казеины, белки сыворотки.
Key words: cattle, pig, colostrum, milk, proteins, fractions, caseins, whey proteins.
Естественным назначением молозива, обеспечивающего постепенность перехода плода от внутриутробного питания через кровь матери к самостоятельному питанию после рождения, обусловлены существенные различия химического состава и свойств молозива и молока. Например, у коров
молозиво в отличие от молока имеет желтовато-белый цвет с чуть розовым
оттенком, солоноватый вкус, специфический запах, более высокую плотность
(1,040-1,080 кг/м3) и вязкость (1). Оно содержит в 2 раза больше сухого вещества, в 4-6 раз ? белка, в 1,5 раза ? жира, в 2 раза ? минеральных веществ,
чем молоко и, наоборот, гораздо меньше лактозы (2). У свиней, как и у коров, в молозиве сухого вещества и белка больше, чем в молоке, золы, жиров
и лактозы ? меньше (3, 4). Состав молозива значительно изменяется в течение первых 2 сут, а также 5-суточного (у коров) и 3-суточного (у свиней) периода перехода к продуцированию молока. В эти сроки содержание белка
постепенно снижается, лактозы ? напротив, повышается.
Известно, что функции молозива и молока определяются главным
образом белками. Однако в научной литературе изменение белкового состава молозива при переходе к синтезу молока описано недостаточно полно. Имеются лишь сведения о содержании в молозиве общего белка, казеина, белков сыворотки и некоторых их фракций, главным образом иммуноглобулинов (5, 6). Между тем в настоящее время в молоке выявлено до 20
белковых компонентов (7), содержание которых в молозиве слабо изучено.
В этой связи целью нашей работы было исследование белкового
состава молозива в динамике по суткам лактации вплоть до перехода в
молоко у разных видов животных ? крупного рогатого скота и свиньи.
Методика. Белковый состав молозива и молока определяли у крупного рогатого скота молочных пород: холмогорской (n = 12), голштинской
(n = 12) и татарстанского типа (n = 48), а также у свиней крупной белой
породы (n = 35). Исследования проводили в 2005 году в племенных хозяйствах «Учхоз КГАВМ», «Бирюли», «Шушма» и свиноводческом комплексе
«Камский бекон» (Республика Татарстан). Рационы коров были сбалансированы по 12 питательным веществам, свиноматок кормили полнорационными комбикормами. Условия содержания животных соответствовали зоогигиеническим требованиям.
Пробы молозива и молока от коров брали через 24 ч, на 3-4-е, 5-6-е
и 10-е сут после отела, от свиноматок ? на 1-е и 10-е сут после опороса.
Белковый состав молозива и молока определяли методом электрофореза в
полиакриламидном геле (ПААГ) с последующим денситометрированием
полученных электорофореграмм на микрофотометре ИФО-451 (Оптико99
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
механический завод, г. Казань) (8). Для видовой характеристики крупного
рогатого скота по белковому составу молозива и молока использовали усредненные данные по трем породам.
Статистическую обработку данных проводили с использованием
компьютерной программы STAT.
Результаты. При электрофорезе белков молозива были выявлены
только идентичные с молоком белковые фракции. Так, у коров в молозиве, как и в молоке, обнаружено 16 белковых фракций, из них 9 ? казеиновых, 7 ? сывороточных (табл. 1, рис.). У свиней число фракций оказалось несколько меньше, у них не обнаружили F-фракции казеина и белка
сыворотки, а также ?sґ-казеин (табл. 2). Однако в свином молозиве и молоке хорошо идентифицировались две фракции иммуноглобулина ? Ig1 и
Ig2 (в молозиве белковые фракции обозначены символами и терминами,
принятыми для молока).
1. Белковый состав молозива и молока у коров (среднее по трем породам ?
холмогорской, голштинской и татарстанского типа, М±m, n = 72; племенные хозяйства Республики Татарстан, 2005 год)
Белок
Содержание
в молозиве после отела
через 24 ч
на 3-4-е сут
на 5-6-е сут
г/100 мл
%
г/100 мл
%
г/100 мл
%
Общий
14,421±0,041
100
Казеины:
2,755±0,046
19,1
F0,044±0,004
0,3
0,9
0,135±0,009
?sґ1,4
0,201±0,009
?s06,2
0,891±0,025
?s11,9
0,280±0,019
?s25,4
0,777±0,019
?1,6
0,230±0,011
?0,8
0,111±0,009
?s0,087±0,008
0,6
Сывороточный: 11,666±0,058
80,9
F
0,332±0,030
2,3
15,4
2,228±0,105
?-La
25,4
3,658±0,095
?-Lg
Al
1,237±0,063
8,6
Pp
1,623±0,086
11,2
Ig
1,337±0,132
9,3
прочие
1,251±0,080
8,7
П р и м е ч а н и е. ?-La, ?-Lg, Al, Pp
мин сыворотки крови, протеозопептон
5,193±0,096
100
2,671±0,051
51,4
0,043±0,004
0,8
0,124±0,010
2,4
0,183±0,011
3,5
0,898±0,029
17,3
0,290±0,020
5,6
0,733±0,025
14,1
0,230±0,011
4,4
0,091±0,006
1,8
0,079±0,005
1,5
2,522±0,080
48,6
0,074±0,009
1,4
0,520±0,022
10,0
0,771±0,048
14,9
0,240±0,017
4,6
0,309±0,026
6,0
0,302±0,042
5,8
0,306±0,019
5,9
и Ig ? соответственно
и иммуноглобулины.
в молоке
г/100 мл
%
3,387±0,047
100
3,328±0,053
100
2,664±0,048
78,7
2,613±0,044
78,5
0,046±0,004
1,4
0,048±0,008
1,4
0,128±0,010
3,8
0,117±0,015
3,5
0,203±0,013
6,0
0,189±0,006
5,7
0,883±0,022
26,1
0,844±0,022
25,4
0,274±0,015
8,1
0,230±0,009
6,9
0,714±0,024
21,1
0,796±0,018
23,9
0,228±0,013
6,7
0,232±0,010
7,0
0,099±0,008
2,9
0,076±0,004
2,3
0,089±0,006
2,6
0,081±0,007
2,4
0,723±0,011
21,3
0,715±0,016
21,5
0,022±0,002
0,6
0,032±0,002
1,0
0,140±0,008
4,1
0,131±0,002
3,9
0,222±0,008
6,5
0,305±0,009
9,1
0,084±0,004
2,5
0,052±0,002
1,6
0,087±0,006
2,6
0,053±0,003
1,6
0,097±0,008
2,9
0,090±0,003
2,7
0,071±0,002
2,1
0,052±0,002
1,6
?-лактальбумин, ?-лактоглобулин, альбу-
Молозиво существенно отличалось от молока прежде всего по количеству белка и составу его фракций. Так, в первые 24 ч после отела коровы
в молозиве содержалось в 4,5 раза больше общего белка (14,421 г/100 мл),
чем в молоке (3,328 г/100 мл), что было обусловлено повышенным содержанием белков сыворотки в 16,3 раза (11,666 против 0,715 г/100 мл). Как
следствие, эти белки в молозиве преобладали и составили 81 % от общего
белка, на казеины приходилось 19 %. Следует отметить, что при переходе
молозива в молоко абсолютное содержание казеинов оставалось относительно стабильным ? 2,613-2,755 г/100 мл. Аналогичная стабильность была характерна и для казеиновых фракций. Так, содержание главных казеиновых
фракций ?s1 и ? в молозиве составило соответственно 0,891 и 0,777 г/100 мл,
в молоке ? 0,844 и 0,796 г/100 мл, концентрации остальных белков не различались. Из-за стабильного содержания казеинов при изменении количества
белков сыворотки их соотношение с последними в молозиве и молоке было противоположным (соответственно 19 против 81 и 79 против 21 %).
Отметим, что, несмотря на значительные количественные изменения белков сыворотки в молозивную фазу, их относительное содержание оставалось стабильным. Например, из общего количества белка сыворотки на ?лактальбумин в молозиве приходится 19, в молоке ? 18 %; на иммуногло100
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
булин ? соответственно 12 и 13 %. Исключение составили ?-лактоглобулин
2. Белковый состав молозива и молока у свиноматок крупной белой породы
(M±m, n = 35, комплекс «Камский бекон», Республика Татарстан, 2005
год)
Содержание
Белок
в молозиве
г/100 мл
Общий белок
12,936±0,098
Казеин:
7,289±0,088
0,848±0,022
?s02,277±0,067
?s11,416±0,053
?s21,726±0,078
?0,342±0,009
?0,334±0,007
?s0,346±0,013
Сывороточный:
5,647±0,082
1,252±0,062
?-La
1,161±0,049
?-Lg
Al
0,419±0,012
Рр
0,223±0,012
1,497±0,062
Ig1
Ig2
0,964±0,041
прочие
0,131±0,011
П р и м е ч а н и е. То же, что в таблице 1.
%
100
56,3
6,6
17,6
10,9
13,3
2,6
2,6
2,7
43,7
9,7
9,0
3,2
1,7
11,6
7,5
1,0
в молоке
г/100 мл
6,274±0,077
3,618±0,048
0,219±0,012
1,281±0,032
0,482±0,020
1,139±0,029
0,219±0,016
0,137±0,010
0,141±0,008
2,656±0,056
0,688±0,020
0,509±0,024
0,435±0,019
0,172±0,009
0,261±0,014
0,499±0,022
0,092±0,007
%
100
57,7
3,5
20,4
7,7
18,1
3,5
2,2
2,3
42,3
11,0
8,1
6,9
2,7
4,2
7,9
1,5
и протеозопептон: доля первого в сыворотке молока по сравнению с молозивом повысилась на 12 % (соответственно 43 и 31 %), второго ? напротив, снизилась вдвое (соответственно 7 и 14 %).
Содержание разных
фракций белка в молозиве и молоке коров
(среднее по трем породам ? холмогорской, голштинской и
татарстанского типа,
n = 72, 2005 год,
племенные хозяйства Республики Татарстан): ?-La, ?-Lg,
Al, Pp и Ig ? соответственно ?-лактальбумин, ?-лактоглобулин, альбумин сыворотки крови, протеозопептон и иммуноглобулины.
В молозивную фазу снижение концентрации белков в сыворотке
было очень значительным. Так, в первые 24 ч после отела показатель составил 11,666 г/100 мл, через 2-е сут ? 2,522 г/100 мл (в 9 раз меньше). На
5-6-е сут белковый состав молозивной сыворотки (0,723 г/100 мл) уже
сравнялся с таковым молочной (0,715 г/100 мл), то есть молозиво перешло
в молоко.
У свиней процесс перехода молозива в молоко имел некоторые видовые особенности. Прежде всего, следует отметить, что у свиноматок, как
и у животных других видов, содержание общего белка в молозиве оказалось
в 2 раза больше (12,936 г/100 мл), чем в молоке (6,274 г/100 мл). В молозиве
выявили те же белковые фракции, что и в молоке. Различия по ним затрагивали в основном показатели абсолютного содержания: в молозиве оно
было в 1,5-2,0 раза выше. Так, концентрация казеина составила соответственно 7,289 и 3,619 г/100 мл, белка сыворотки ? 5,647 и 2,656 г/100 мл.
Аналогичные данные получены и по отдельным фракциям (?s1-казеин ?
101
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
соответственно 2,276 и 1,281; ?-казеин ? 1,726 и 1,139; ?-лактоглобулин ?
1,161 и 0,509; ?-лактальбумин ? 1,252 и 0,688 г/100 мл и т.д.).
Молозиво и молоко свиней (в отличие от крупного рогатого скота)
характеризовалось примерно одинаковым соотношением казеина и белка молочной сыворотки ? соответственно 56,3 против 43,7 и 57,7 против 42,3 %.
Доля многих фракций от общего белка в молозиве и молоке также оказалась равной. Так, на ?s1-казеин в молозиве приходилось 17,6 %, в молоке ?
20,4 %; на ?-казеин ? соответственно 13,3 и 18,1 %. Аналогичные данные
были получены по ?-, ?-, s-казеинам, ?-лактальбумину, ?-лактоглобулину,
Ig2 и др. Однако доля ?s0-казеина в молозиве оказалась в 2 раза выше
(6,6 %), чем в молоке (3,5 %), то же наблюдали по ?s2-казеину (соответственно по 10,9 и 7,7 %), Ig1 (11,6 и 4,2 %), тогда как по содержанию альбумина крови выявили обратную зависимость (соответственно 3,2 и 6,9 %).
Таким образом, белковый состав молозива при переходе в молоко
подвергается существенным изменениям, имеющим видовые особенности.
У крупного рогатого скота снижение содержания белков в молоке происходит исключительно за счет сывороточных белков, у свиней это снижение осуществляется равномерно за счет как белков сыворотки, так и казеинов.
ЛИТЕРАТУРА
1.
Т а р а н е н к о А.Г. Физиологические основы повышения молочной продуктивности.
М., 1986.
Т ? п е л А. Химия и физика молока. М., 1979.
P e r r i n D.R. The chemical composition of the colostrums and milk of the sow. J. Dairy
Res., 1955, 22: 103.
Х а е р т д и н о в Р.А., С м и р н о в а Т.А. Видовая особенность молочного белка у
свиней. Мат. Всерос. науч.-практ. конф. по актуальным проблемам ветеринарии и зоотехнии, ч. 2. Казань, 2002: 366-369.
У л и т ь к о В.Е., Д у ш к и н В.В. Молочная продуктивность, качество молозива и
молока высокопродуктивных коров в зависимости от фракционного состава каротина в
рационе. С.-х. биол., 2002, 2: 43-50.
Х у с а и н о в В.Р., Ф е н ч е н к о Н.Г., Х а й р у л л и н а Н.И. Факторы, влияющие на сохранность новорожденных телят. В сб. науч. тр.: Фундаментальные и прикладные проблемы повышения продуктивности сельскохозяйственных животных в изменившихся условиях системы хозяйствования и экологии, т. 1. Ульяновск, 2005: 162-166.
Х а е р т д и н о в Р.А., Г а т а у л л и н А.М. Селекция на повышение белковости и
улучшение технологических свойств молока. Казань, 2000.
Х а е р т д и н о в Р.А. Методические рекомендации по проведению качественного и
количественного анализа белков молока методом электрофореза в полиакриламидном
геле. М., 1989.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
ФГОУ ВПО Казанская государственная академия
ветеринарной медицины им. Н.Э. Баумана,
Поступила в редакцию
24 апреля 2008 года
420074 г. Казань, Сибирский тракт, 35, Ветгородок,
e-mail: [email protected]
PECULIARITIES OF PROTEIN CONTENT OF COLOSTRUMS AND
MILK IN CATTLE AND PIG
R.R. Islamov, R.R. Khaertdinov
Summary
The ratio of protein fraction of colostrums and milk was studied in cattle of the Kholmogorskaya and Holshein dairy breeds and Tatarstan type, and also in the pigs of the Large White breed.
It was shown, that colostrums and milk contain the identical proteins, but their contents are different.
The change of colostrums protein composition during switch to milk is essential and species-specific: in
the cattle the reduction of protein content in milk due to only serum proteins, in the pigs ? both serum proteins and caseins.
102
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ БИОЛОГИЯ, 2009, № 6
УДК [636.03+599.89]:591.111.1:571.27
АНТИМИКРОБНОЕ ДЕЙСТВИЕ ?-ЛИЗИНОВ КРОВИ
СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ЖИВОТНЫХ И ЧЕЛОВЕКА
В.Я. САРУХАНОВ, Н.Н. ИСАМОВ, П.Г. ЦАРИН
Изучали антимикробное действие ?-лизинов крови у коров черно-пестрой породы, беспородных коз и лошадей, а также у клинически здоровых людей. Установили, что в основе действия ?-лизинов крови сельскохозяйственных животных лежит процесс агрегации тест-культуры
с последующим лизисом. В сыворотке крови человека преобладает объединение частиц тесткультуры в микробные конгломераты.
Ключевые слова: сельскохозяйственные животные, естественная резистентность организма животных, сыворотка крови, ?-литическая активность сыворотки крови.
Key words: agriculture animals, nature resistance organism of agriculture animals, serum of
blood, ?-lysine activities of blood serum.
В обеспечении естественной резистентности организма млекопитающих важную роль играют бактериолизины лизоцим и ?-лизины, а также система комплемента, которая в комплексе с антителами в значительной степени определяет бактерицидные свойства крови (1-3). Защитное
действие комплемента, лизоцима и антител изучено достаточно подробно,
в то время как число публикаций, посвященных ?-литической активности
крови, ограничено. В большинстве таких работ представлена иммунологическая характеристика различных патологических процессов у человека,
однако механизм их действия не вполне ясен.
Считают, что ?-лизины представляют собой термостабильную субстанцию, обладающую бактерицидной активностью в отношении аэробных спорообразующих бактерий, особенно Вacillus subtilis и В. anthracis.
Действие ?-лизинов проявляется в кислой среде очага воспаления, где они
провоцируют автолиз микробной клетки (4). Повышение ?-литической
активности крови отмечали при острой пневмонии у детей и неспецифическом воспалении половых органов у женщин (5, 6), понижение ? при
стафилококковой пневмонии, хроническом остеомиелите, черепно-мозговой
и ожоговой травмах. Перед смертью от черепно-мозговой травмы этот показатель был минимальным (2, 4, 5, 6-8).
В немногочисленных исследованиях на сельскохозяйственных животных установлено, что сыворотка крови лошадей обладает максимальной
?-литической активностью (до 80 %), крупного рогатого скота и овец ?
минимальной (до 35 %) (9-15). Относительно высокие значения этого показателя характерны для осенне-зимнего, более низкие ? для весеннелетнего сезона (11, 14). Гамма-облучение овец и лошадей в сублетальных
дозах (2 и 3 Гр) повышало ?-литическую активность крови, тогда как летальные дозы (4-6 Гр) угнетали ее на 25-50 % (12, 16).
Целью настоящей работы было изучение антимикробного действия
?-лизинов крови у крупного рогатого скота, коз, лошадей и человека.
Методика. Объектом исследования служила сыворотка крови коров
черно-пестрой породы (n = 20), беспородных коз (n = 10), беспородных
лошадей (n = 10) и сборная сыворотка крови клинически здоровых людей
(n = 30). Кровь у животных отбирали из яремной вены утром натощак.
Сыворотку получали общепринятым методом.
Для инактивации комплемента сыворотку нагревали на водяной бане
при температуре 56 °C в течение 20 мин. В реакции использовали суточную
культуру эталонного штамма сенной палочки. В сыворотке крови человека
активность ?-лизинов определяли общепринятыми методами (4, 12). Для ка103
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
чественной оценки действия ?-лизинов смесь сыворотки крови с тест-культурой фотографировали под микроскопом Биолам-2 (Россия) с помощью микрофотонасадки МФН-11 (Россия), используя фотоаппарат Nikon E 8400 (Япония) (при исследовании сыворотки крови крупного рогатого скота и коз ?
через 30, 60, 120 и 180 мин; лошадей ? через 30, 60 и 120 мин; человека ?
через 120 мин после начала реакции). С помощью программы Image Expert
Pro на полученных фотографиях определяли размер микробных конгломератов. В дублирующих пробах определяли ?-литическую активность в нативной и инактивированной сыворотке крови.
Статистическую обработку полученных данных проводили с вычислением средней и ошибки средней в программе Exсel.
Результаты. Инактивация сыворотки крови человека не вызывала
достоверного изменения ?-литической активности, которая в нативной сыворотке составляла 32,4±3,6, в инактивированной ? 31,6±2,5 %. Микробные
конгломераты размером соответственно 52 700±12 500 и 111 000±6900 мкм2
характеризовались гомогенной структурой. Инактивация сыворотки крови коров, лошадей и коз вызывала понижение ?-литической активности
соответственно с 38,5±2,8 до 12,5±1,5; с 57,5±2,5 до 15,5±3,5 и с 38,5±2,5
до 25,5±2,0 %. В инактивированной сыворотке крови коров микробные
конгломераты имели гомогенную структуру, в нативной ? гетерогенную с
участками просветления по краям; их размер составлял соответственно
16 300±3600 и 600±150 мкм2. У лошадей конгломераты также характеризовались гомогенной структурой в инактивированной и гетерогенной ? в нативной сыворотке при размере соответственно 2000±780 и 6870±3800 мкм2.
В нативной сыворотке крови коз встречались конгломераты как с
гомогенной, так и с гетерогенной структурой (размер 800±200 мкм2), в
инактивированной сыворотке все они имели гомогенную структуру (размер 14 870±10 200 мкм2).
В сыворотке крови коров частицы колоний тест-культуры через 30
мин инкубации объединялись в микробные конгломераты (800-6000 мкм2) с
гомогенной структурой. При инкубации в течение 60 мин наблюдалось их
дальнейшее объединение до размеров 7200-15 000 мкм2, ?-литическая активность составляла 8,5±2,5 % (рис.). Увеличение времени инкубации до 120 и
180 мин сопровождалось уменьшением частиц соответственно до 4500±2500 и
400±120 мкм2, по их краям
появлялись участки просветления, а ?-литическая активность при этом повышалась
до 23,5±2,5 и 35,6±1,5 %.
Исследование сыворотки крови лошадей показало, что микробные конгломераты через 30 и 60 мин
имели гомогенную структуру
и размеры соответственно
Бета-литическая активность крови сельскохозяйствен5000-15 000 и 13 000-30 000
ных животных в зависимости от времени инкубации с
мкм2, ?-литическая активтест-культурой Вacillus subtilis: 1 ? лошади, 2 ? козы,
ность
составляла при этом
3 ? коровы.
12,5±2,5 и 41,5±1,5 %. При
инкубации смеси в течение 120 мин наблюдалось появление очагов просветления по всей поверхности конгломератов и уменьшение их размера
до 2000±780 мкм2. Значения ?-литической активности крови достигали
56,7±3,5 %.
Инкубация сыворотки крови коз с тест-культурой В. subtilis в течение 30 и 60 мин приводила к образованию гомогенных микробных конг104
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
ломератов размером 6000-20 000 и 600-20 000 мкм2 как с участками просветления по краям, так и с гомогенной структурой. Через 120 и 180 мин
частицы уменьшались до 3500±1720 и 900±300 мкм2, по всей их поверхности наблюдалось просветление. Показатели ?-литической активности через 30, 60, 120 и 180 мин составляли соответственно 15,5±2,2; 27,6±2,5;
29,4±2,5 и 40,5±2,5 %.
У лошадей, крупного рогатого скота и коз наблюдалось объединение тест-культуры в частицы с однородной структурой, размеры которых
уменьшались с увеличением времени инкубации, а сама структура становилась гетерогенной с участками просветления. Следовательно, у сельскохозяйственных животных реакция ?-литической активности крови протекает в два этапа. Вначале происходит агглютинация тест-культуры с образованием хлопьев, затем ? их лизис. То есть действие ?-лизинов у сельскохозяйственных животных аналогично действию антител-лизинов, образующих на первом этапе комплекс антиген?антитело, к которому присоединяется комплемент (1, 2, 4). Механизм действия ?-лизинов человека, вероятно, связан с агрегацией тест-культуры в конгломераты, которые впоследствии под действием комплемента распадаются на более мелкие частицы, что незначительно отражается на показателях ?-литической активности
крови. Ранее О.В. Бухариным с соавт. уже было выдвинуто предположение
о том, что ?-лизины крови человека провоцируют автолиз микробной клетки независимо от системы комплемента (4).
Таким образом, в основе действия ?-лизинов крови сельскохозяйственных животных лежит процесс агрегации тест-культуры с последующим лизисом. В сыворотке крови человека преобладает объединение частиц тест-культуры в микробные конгломераты.
ЛИТЕРАТУРА
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
П е т р о в Р.В. Иммунология. М., 1983.
Б а ш м а к о в Г.А. Факторы естественной резистентности и методы их изучения. Военно-медицинский журнал, 1982, 6: 38-40.
Б у х а р и н О.В., В а с и л ь е в Н.В. Лизоцим и его роль в биологии и медицине.
Томск, 1974.
Б у х а р и н О.В., В а с и л ь е в Н.В. Система бета-лизина и ее роль в клинической и
экспериментальной медицине. Томск, 1977.
М а л е е в а Н.П. Состояние естественной резистентности при острой пневмонии у
детей в зависимости от проводимой терапии. В сб.: Факторы естественного иммунитета
/Под. ред. О.В. Бухарина. Оренбург, 1979: 84-86.
Р ы ж а н о в а О.М. О динамике показателей естественной резистентности организма у
женщин с неспецифическим воспалением внутренних половых органов. В сб.: Факторы
естественного иммунитета /Под. ред. О.В. Бухарина. Оренбург, 1979: 111-114.
П а в л о в и ч е в С.А. Состояние естественной резистентности при сочетанной черепно-мозговой травме. В сб.: Факторы естественного иммунитета /Под. ред. О.В. Бухарина. Оренбург, 1979: 69-71.
Н и к и т е н к о Н.К., С а ф р о н о в А.А., А н д р и я н о в В.Н. Клиникоиммунологическая характеристика хронического остеомиелита. В сб.: Факторы естественного иммунитета /Под. ред. О.В. Бухарина. Оренбург, 1979: 99-101.
Б р и т в и н а Г.И. Распространение бета-лизинов у животных В сб.: Факторы естественного иммунитета /Под. ред. О.В. Бухарина. Оренбург, 1979: 13-16.
С а р у х а н о в В.Я., И с а м о в Н.Н., И с а м о в а Л.В. Хронические инфекции и
естественная резистентность сельскохозяйственных животных, облученных в результате
аварии на Чернобыльской АЭС. С.-х. биол., 2001, 6: 85-88.
Б о д я г и н Е.В., Л у ш н и к о в М.В. К вопросу о возрастных и сезонных колебаниях показателей естественной резистентности организма. В сб.: Факторы естественного
иммунитета /Под. ред. О.В. Бухарина. Оренбург, 1979: 20-23.
С а р у х а н о в В.Я., И с а м о в Н.Н., Г р у д и н а Н.В. и др. Метод определения
бета-литической активности крови крупного рогатого скота. С.-х. биол., 2005, 6: 115-116.
Н и к у л и н Д.М. Влияние озона на резистентность новорожденных телят. Ветеринария, 2003, 3: 40-42.
Х р а м о в Ю.В. Суточная динамика гуморальных факторов у коз при электрообезболивании. Докл. РАСХН, 1999, 3: 43-44.
С а р у х а н о в В.Я., И с а м о в Н.Н. Бета-литические свойства крови при действии
ионизирующих излучений. С.-х. биол., 2005, 3: 116-118.
105
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
16. К у р и л о А.И. Каротиноиды Platimonas viridis как стимулятор резистентности облученных животных: Автореф. канд. дис. Л., 1986.
ГНУ Всероссийский НИИ сельскохозяйственной
радиологии и агроэкологии Россельхозакадемии,
Поступила в редакцию
31 января 2008 года
249030 Калужская обл., г. Обнинск, Киевское ш., 109 км,
e-mail: [email protected]
ANTIMICROBIAL ACTION OF ?-LYSINES IN BLOOD OF AGRICULTURAL
ANIMALS AND HUMAN
V.Ya. Sarukhanov, N.N. Isamov, P.G. Tsarin
Summary
The antimicrobial action of blood ?-lysines was studied in the cows of the Black-and-White
breed, outbred goats and horses, and also in clinically healthy mens. It was established, that at the heart
of action of blood ?-lysines in agricultural animals is the aggregation of test-culture with following lysis.
In serum of human blood the particles of test-culture combine into microbial conglomerations.
Научные конференции
МОСКОВСКАЯ МЕЖДУНАРОДНАЯ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ
«БИОТЕХНОЛОГИЯ: ЭКОЛОГИЯ КРУПНЫХ ГОРОДОВ»
И VIII специализированная выставка «МИР БИОТЕХНОЛОГИИ-2010»
15-17 марта 2010 года, г. Москва, Новый Арбат, 36/9
Проводится Правительством Москвы в рамках Московского международного
конгресса «Биотехнология: состояние и перспективы развития»
Секции конференции:
ѓ
Проблемы экологии крупных городов. Биоразнообразие и устойчивость городских
экосистем
ѓ
Экология воды мегаполисов
ѓ
Воздушная среда мегаполиса
ѓ
Экология почвогрунтов мегаполиса (подсекции ? биоремедиация загрязненных
почв и грунтов, микробиологический мониторинг, препараты и удобрения для городских ландшафтов)
ѓ
Биотехнологическая переработка отходов, экологические и инженерные проблемы
(подсекции ? инженерно-экологические проблемы мегаполисов, биотехнологическая переработка отходов)
ѓ
Биотопливо
ѓ
Биоразлагаемые полимеры и биоповреждения
ѓ
Экологическое образование и просвещение
ѓ
Проблемы аллергии в мегаполисе
ѓ
Мониторинг водных потоков, атмосферы, почв
Круглые
ѓ
ѓ
ѓ
столы:
Связь экологии и эпидемиологии
Биотехнология и устойчивое развитие мегаполиса. Критерии и показатели
Законодательство и регламенты в области экологии
В рамках конференции пройдет конкурс молодых ученых (http://www.mosbiotechworld.ru/rus/pub.php)
Тематика выставки:
ѓ
Процессы и аппараты для биотехнологических производств и лабораторных исследований.
Лабораторно-аналитическое оборудование и биоаналитические комплексы. Весь спектр биопродуктов для фармацевтической и пищевой промышленностей, АПК, ветеринарии, геологии, промышленных производств, а также биоагенты для охраны и восстановления окружающей среды. Биологически активные добавки. Тест-системы для ИФА, определения алкоголя и
наркотических веществ. Биокатализ и биокаталитические технологии. Питательные среды.
Биопрепараты для медицины и косметологии, а также готовые продукты на их основе. Альтернативные источники энергии, в том числе солнечные, ветровые, геотермальные, наномолекулярные преобразователи энергии. Промышленная и лабораторная безопасность.
Традиционно проводится международный конкурс «Лучшая продукция специализированной выставки ?Мир биотехнологии-2010?»
Организатор: ЗАО «Экспо-биохим-технологии»
Тел.: + 7 (495) 645-78-70, + 7 (495) 645-82-57,
+ 7 (495) 939-72-85
106
E-mail: [email protected],
[email protected], [email protected]
Internet: www.mosbiotechworld.ru
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ БИОЛОГИЯ, 2009, № 6
Биологические основы охотоводства
УДК 639.1.04:599.742.41:591.613:631.224
О ТЕХНОЛОГИИ РАЗВЕДЕНИЯ РОСОМАХИ В НЕВОЛЕ
Т.С. ДЕМИНА, Т.С. НЕМЦОВА, Б.В. НОВИКОВ
На базе Зоопитомника редких видов животных Московского зоопарка отрабатывали
технологию разведения росомахи в неволе. Разработаны оптимальный вариант ограждения вольеров для содержания животных, конструкции подземных и надземных убежищ. Помещенные в
соответствующие выгулы с необходимыми защитными сооружениями, росомахи в возрасте от 3
лет образовывали продуктивные пары.
Ключевые слова: росомаха, численность, разведение, технология, генофонд.
Key words: wolverine, number, breeding, technology, gene pool.
На территории России росомаха (Gulo gulo L.) относится к промысловому виду, численность которого, несмотря на обширный ареал, невысока (1-13). В пределах евроазиатского ареала в благоприятные периоды
она может достигать 23 тыс. особей (14), а на европейской территории
России составляет около 1800 особей. В настоящее время официальная
ежегодная добыча росомахи исчисляется всего несколькими десятками
животных. В 1930-х годах в Евразии и в 1970-х годах в Северной Америке
она превышала 2 тыс. особей (13). Примерно такое же количество росомахи неофициально изымается из природы на евроазиатской территории и в
настоящее время. Недавно росомаху включили в список престижных видов трофейной охоты, которая пользуется наибольшей популярностью на
Европейском Севере и в Западной Сибири. Из-за невысокой численности
вид очень уязвим в случае охоты с использованием современного оружия
и транспортных средств (скоростные снегоходы). В любом из регионов
севера России при ослаблении охранных функций росомаха может быть
потеряна как вид за два-три охотничьих сезона.
В коллекциях российских зоопарков пары росомахи содержатся
только в Новосибирске, Красноярске и Москве. В зоопарках континентальной Европы этот вид также представлен далеко не везде. Появление потомства в неволе происходит крайне редко. В связи с отсутствием успехов разведения и сокращением численности росомахи в природе в 1994 году было
принято решение включить этот вид в программу ЕЕР (European Endangered
Species Program ? Европейская программа сохранения редких видов) (15), в
реализации которой принимает участие и Московский зоопарк.
Нашей целью была разработка и совершенствование технологии
разведения росомахи в неволе.
Методика. Работу проводили на базе Зоопитомника редких видов
животных Московского зоопарка (пос. Сычево, Волоколамский р-н, Московская обл.). Подготовительный этап (1997-2004 годы) включал переселение росомах в зоопитомник и размещение их в переоборудованных
вольерах для выдр. Летом 1997 года из зоопарка г. Ярвсо (Швеция) в Московский зоопарк поступила молодая самка, в январе 1999 года из зоопарка
г. Антари (Финляндия) ? самец, в июле 2000 года из зоопарка г. Зальцбурга
(Австрия) ? пара однопометников, в ноябре 2002 года из зоопарка г. Hunbsrnd (Швейцария) ? еще одна самка, в сентябре 2004 года ? три сестрыоднопометницы, взятые из природы (Ловозерской р-н, Мурманская обл.)
и дорощенные до 7-месячного возраста в домашних условиях.
С ноября 2004 года начались основные работы по разведению росомахи в неволе. Помимо вольеров для передержки других видов живот107
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
ных, приспособленных для проживания росомах, построили большой
вольер для содержания (500 м2) и выгул (около 0,5 га) для 2-3 животных.
Всего для росомах на территории питомника было 8 вольеров разной площади. Оптимальный вариант ограждения вольера мы разработали в период
содержания молодых росомашат в полудомашних условиях в 2004 году. По
периметру выбранной территории прокладывали фундамент глубиной 0,71,0 м (в зависимости от качества грунта) и шириной 30 см. При заливке
фундамента в него вставляли металлические столбы диаметром 70 мм. К
столбам крепили металлическую сетку с ячеей 5Ѕ5 см и толщиной прута
4-5 мм. Высота сетки ? 1,7 м от фундамента. Столбы стягивали сверху и
снизу уголками 50Ѕ50 мм. К уголкам и столбам сверху приваривали другие
уголки с наклоном 40° внутрь вольера. По всему периметру с внутренней
стороны к ним крепился стандартный лист железа шириной 1,1 м. К вольеру приделывали кормовой отсек с шибером, железной крышей и входной дверью для обслуживающего персонала. Размер кормового отсека ?
1,5Ѕ1,5 м, высота ? 1,7 м. Вольер и выгул снабжали калитками для входа
персонала и воротами для въезда грузового автомобиля. Работы по изготовлению большого вольера и выгула были закончены в декабре 2005 года; в
конце января 2006 года началось их заселение (16).
Зимнее убежище представляло собой искусственно вырытую берлогу на глубине 1,5 м с опорами и перекрытием из бетонных плит, снабженную выходным желобом. Площадь гнездовой камеры в берлоге составляла
около 2 м2. Сверху берлоги делали земляную насыпь высотой 1,5 м. В
убежище устанавливали видеокамеру и электротермометр, с помощью которого измеряли температуру воздуха в норе и снаружи. Видеоинформация
круглосуточно регистрировалась компьютером, расположенным в помещении, отстоящем от вольера и выгула соответственно на 25 и 50 м. Две
берлоги располагались в большом вольере, две ? в выгуле. Кроме того, в
выгуле обустроили летнюю берложку ? рубленый домик (брус 10Ѕ10 см)
размером 85Ѕ85 см и высотой 75 см, поставленный в углубление и обложенный грунтом. Его двухскатная крыша была покрыта толстым кордом и
по краям засыпана грунтом, но при этом легко снималась.
Гон проводили как в большом вольере и выгуле, так и в старых вольерах с минимальной площадью 72 м2, переоборудованных для этих целей.
Щенение проходило в выгуле и старом вольере площадью 36 м2, куда самок
переводили после гона. Территории, на которых ощенившиеся самки воспитывали свое потомство, были снабжены берлогами глубиной 1,5 метра.
Результаты. С 2000 года животные, поступившие в зоопитомник,
начали достигать половой зрелости, старшей самке исполнилось 4, старшему самцу ? 3 года. К началу основных работ в питомнике содержалось
восемь росомах ? два самца и шесть самок.
Росомаха ? норный хищник. Перед тем, как принести потомство,
самка роет нору в снегу в надежно защищенном месте или использует расщелины и пещеры в горах. Основное требования к норе ? возможность
сохранения в гнездовой камере положительной температуры в феврале,
когда происходит щенение.
На территории зоопитомника мы строили искусственные берлоги
(на рисунке представлена схема защитных сооружений). Благодаря разработанной нами конструкции ограды вольера дополнительных мер для сохранности животных не требовалось. Заселившись в вольер и выгул, росомахи обживали эти сооружения и постоянно занимались их благоустройством.
Температура в норах в феврале не опускалась ниже +3,5 °С. Первая ощенившаяся в глубокой берлоге росомаха с наступлением оттепели перетащила детенышей в более прохладное и сухое деревянное убежище, в
дальнейшем неоднократно перемещая их из одного убежища в другое в
108
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
зависимости от изменяющихся погодных условий.
Высокая степень защищенности
животных как подземными, так и наземными сооружениями ? непременное условие благополучного и продуктивного
содержания росомах в вольерах. Для удобства работы с народившимся поголовьем
в берлогах следует размещать камеры
слежения. Входы в убежище должны перекрываться шиберами, а гнездовые камеры ? иметь сверху доступ для исслеСхема размещения защитных сооружедователя. Желательно установить в гнезний для разведения росомахи, построендовой камере электротермометр и микных на территории Зоопитомника редких
видов животных Московского зоопарка
рофон с выходом на компьютер.
(Волоколамский р-н, Московская обл.):
В период гона животные нахоА ? ограждение, Б ? подземное убедились в просторных вольерах, покрыжище, В ? наземное убежище.
тые самки приносили потомство в небольших вольерах с хорошими защитными сооружениями. Одна из покрытых самок уже в июле стала готовиться к щенению, за теплый период вырыла в грунте берлогу (несмотря на наличие в вольере деревянного домика) и благополучно ощенилась в этой норе. В природе росомахи роют норы
летом только для захоронок корма или временного отдыха, случаев рытья
убежища для щенения в это время года зафиксировано не было. Ощенившиеся самки водили и воспитывали свое потомство в течение года в просторном вольере и выгуле.
В природе животные «спешат» реализовать репродуктивный потенциал популяции, поэтому самки росомах начинают участвовать в гоне уже
на 3-м году жизни, самцы ? в возрасте старше 3 лет. Исследовав обширный морфологический материал по росомахе (черепа, скелеты), мы не обнаружили экземпляров, проживших в природе больше 9 лет. В неволе (в
зоопарках и зоопитомниках) росомахи, как правило, живут значительно
дольше, а их половое созревание запаздывает.
Первую брачную пару комплектовали летом 2005 года животными,
возраст которых достиг 5 лет. От первой скомплектованной брачной пары
потомства получить не удалось. К лету 2006 года достигли половой зрелости выращенные нами самки, взятые из природы весной 2004 года. В этом
году в выгуле на гон скомплектовали группу из двух самок 7 и 2 лет и
старшего самца 9 лет. Пришедшая в охоту молодая самка была покрыта 9летним самцом. Зоопарковскую 7-летнюю самку, так и не пришедшую в
охоту, пришлось через 3 нед удалять из выгула из-за крайней агрессивности покрытой молодой самки. В 2007 году в переоборудованном вольере
младший самец на 9-м году жизни развязался с 3-летней самкой, взятой
из природы. От этой пары было получено два щенка. В 2008 году родная
сестра-однопометница младшего самца была повязана со страшим 11летним самцом, однако первая вязка оказалась безрезультатной. Тем не менее, на следующий год эта пара в течении недели (со 2 по 9 мая) вязалась
многократно, и в начале 2010 года мы ожидаем появления щенков.
В большом вольере длительное спаривание зоопарковских (рожденных и выращенных) животных в 2006 году результатов не дало. Покрытая
молодая самка в выгуле в феврале 2007 года принесла первое потомство ?
трех щенков (двух самцов и самочку). В следующий гонный период нам удалось подобрать нужную пару и для второго нашего производителя: результатом этого спаривания было рождение в 2008 году двух щенков росомахи.
Мы показали, что более позднее половое созревание зоопарковских животных не влияет отрицательно на репродуктивную способность.
109
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
Помещенные в просторные выгулы с надежными защитными сооружениями росомахи в возрасте 3 лет и старше могут образовывать продуктивные пары. Соединять пары следует за несколько месяцев до начала гона
(мы это делали в марте). В период гона (с мая до конца июня) необходимо
проводить регулярные наблюдения за поведением животных, чтобы оценить их физиологическую готовность к спариванию. Всего за 2005-2008
годы мы смогли получить два помета животных. Из пяти родившихся
щенков два были самцами, три ? самками.
Таким образом, для росомах разработаны оптимальные варианты
ограждения вольеров, конструкции подземных и надземных убежищ, позволяющие осуществлять работу по подбору репродуктивных пар. Большая
площадь выгула, на котором размещались надежные защитные сооружения (зимняя и летняя берлоги), существенно расширяет возможности подбора пар, поскольку позволяет в период гона подсаживать к одному самцу
на определенное время двух самок разного возраста и физиологического
состояния.
ЛИТЕРАТУРА
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
О г н е в С.И. Звери СССР и прилежащих стран. М.-Л., 1935. Т. III: 84-106.
Н о в и к о в Г.А. Хищные млекопитающие фауны СССР. М.-Л., 1956: 200-207.
С т р о г а н о в С.У. Звери Сибири. Хищные. М., 1962: 228-243.
Г е п т н е р В.Г., Н а у м о в Н.П., Ю р г е н с о н П.Б. и др. Млекопитающие Советского Союза. М., 1967, Т. 2, Ч. 1: 614-636.
Т а в р о в с к и й В.А., Е г о р о в О.В., К р и в о ш е е в В.Г. и др. Млекопитающие
Якутии. М., 1971: 495-500.
Т е п л о в В.П. К зимней экологии росомахи в районе Печеро-Илычского заповедника.
Бюлл. МОИП (М.), 1955, IX(I): 3-11.
Я з а н Ю.П. Росомаха. М., 1974.
Д а н и л о в П.И., Т у м а н о в И.Л. Куньи северо-запада СССР. Л., 1976: 154-169.
Д а н и л о в П.И., И в а н т е р Э.В., Б е л к и н В.В. и др. Изменение численности охотничьих зверей Карелии по материалам зимних маршрутных учетов. В сб.: Фауна и экология
птиц и млекопитающих таежного северо-запада СССР. Петрозаводск, 1978: 128-158.
Н о в и к о в Б.В. Материалы по морфологии и биологии северо-восточной росомахи.
В: Хищные млекопитающие: сб. науч. тр. ЦНИЛ Главохоты РСФСР. М., 1981: 57-63.
Л и н е й ц е в Н.С., Ш а п к и н А.М., К р а ш е в с к и й О.Р. Росомаха Енисейского Севера. Науч.-техн. бюлл. ВАСХНИЛ (Новосибирск), 1987, вып. 5: 11-16.
Н о в и к о в Б.В. Хронологические изменения численности росомахи (Gulo gulo L.). В
сб. науч. тр. ЦНИЛ Главохоты РСФСР: Хронологические изменения численности охотничьих животных в РСФСР. М., 1988: 55-61.
Н о в и к о в Б.В. Росомаха. М., 1993.
Г у б а р ь Ю.П. Состояние ресурсов охотничьих животных в Российской Федерации в
2003-2007 гг. В сб.: Охотничьи животные России, вып. 8. М., 2007: 127-128.
B l o m q v i s t L. European studbook for wolverines, Gulo g. gulo. Nordens Ark. (EAZA),
2005, 3: 4-11; 20-28 (Appendix 1).
Н о в и к о в Б.В., С п и ц и н В.В., Д е м и н а Т.С. и др. Первый опыт разведения росомахи в России. В сб.: Состояние среды обитания и фауна охотничьих животных России. М., 2008: 166-179.
Московский зоопарк,
123242 г. Москва, Большая Грузинская ул., 1,
e-mail: [email protected]
Поступила в редакцию
2 февраля 2009 года
BASIS OF TECHNOLOGY OF GLUTTON BREEDING IN THE
CONDITIONS OF ZOO
T.S. Demina, T.S. Nemtsova, B.V. Novikov
Summary
On the basis of Zoofarm of rare animal species of Moscow Zoo the authors develop the
technology of glutton breeding. The optimal variant for open-air cage fences, construction for underand overground cover of keeping animals were developed. The keeping in spacious open-air cage with
reliable protective fences the gluttons at the age of three and more years form the productive pair.
110
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ БИОЛОГИЯ, 2009, № 6
Краткие сообщения
УДК 636.934.57:636.084:636.087.73:591.16
ВОСПРОИЗВОДИТЕЛЬНАЯ СПОСОБНОСТЬ НОРОК ПРИ
ИСПОЛЬЗОВАНИИ В РАЦИОНЕ НАСТОЯ ИЗ ЛИМОННИКА
КИТАЙСКОГО
Г.Г. КОЛТУН
В научно-производственном опыте изучали влияние лимонника китайского на воспроизводительную функцию норок породы стандартная темно-коричневая. Установили, что
включение в рацион препарата оказывает положительный эффект на плодовитость самок и
жизнеспособность щенков.
Ключевые слова: лимонник китайский, самки норок, щенки, воспроизводство.
Key words: Schisandra chinensis, infusion, female minks, puppies, reproduction.
Пушные звери, разводимые в неволе, требовательны к питательной
ценности кормов, а в их рацион обязательно должен входить белок животного происхождения. В связи с ростом цен звероводы Приморья вынуждены использовать корма более низкой питательной ценности и условно годные по качеству, что отрицательно сказывается на животных, в
частности норках. В настоящее время в практике используются препараты
из растений, которые лучше усваиваются организмом животных, чем витамины, гормоны, макро- и микроэлементы, полученные синтетически.
Среди источников биологически активных веществ особое место принадлежит лекарственным видам.
Лимонник китайский ? одно из наиболее интересных растений
дальневосточной флоры. Его называют ягодой четырех вкусов, поскольку
кожица у плода сладкая, мякоть кислая, семена жгуче-горькие, а сам плод,
особенно после хранения, солоноватый. Изучение химического состава
растений лимонника показало, что они содержат схизандрин (С23Н32О6)
(1). В связи с отсутствием кумулятивных свойств и побочных явлений при
использовании препараты из лимонника можно отнести к ценным стимулирующим средствам (2, 3).
Целью наших исследований было изучение влияния настоя из лимонника китайского на воспроизводительную способность норок стандартного темно-коричневого типа.
Методика. Научно-производственный опыт проводили в период с 5
января по 1 июня 2006 года в зверохозяйстве ООО «Тигровое» (г. Партизанска, Приморский край) на норках стандартного темно-коричневого типа. Методом сбалансированных аналогов (4) сформировали четыре группы
животных по 25 самок в каждой. Норки контрольной группы получали
основной рацион (ОР), содержащий 12,5 г переваримого протеина, 2,8 г
жира и 3,9 г углеводов (на 100 ккал обменной энергии). Самкам I, II и III
опытных групп к основному рациону добавляли лимонник китайский в
дозе 5, 10 и 15 мг на 1 кг живой массы. Добавку скармливали в течение
10 сут, затем следовал перерыв 10 сут, после чего курс повторяли.
При анализе гона и щенения учитывали следующие показатели:
число покрытых и пропустовавших самок, число родившихся щенков (живых и мертвых), плодовитость самок, отход щенков до регистрации (присвоения им индивидуального номера), число щенков на основную и щенившуюся самку. Данные обрабатывали методами вариационной стати111
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
стики с использованием компьютерных программ S Excel (2003) (5).
Результаты. В период подготовки к гону, гона, беременности и лактации поедаемость кормосмеси животными была хорошей, остатки корма
составляли около 3 %. Гон проходил с 22 февраля по 15 марта. Первые признаки гона появились в начале III декады февраля. Все самки были перекрыты во второй цикл охоты, примерно через 9-10 сут. Беременность у самок как в контрольной, так и в опытных группах протекала нормально.
Щенение началось с 21 апреля (табл.).
Плодовитость самок в III опытной группе была достоверно выше, чем
в контрольной (Р > 0,95). Во всех опытных группах наблюдалась тенденция
к увеличению показателя выхода щенков на основную самку по сравнению
с контролем: в I группе на 8,0, во II ? на 10,4, в III ? на 24,0 %.
Плодовитость самок норок стандартного темно-коричневого типа и жизнеспособность их щенков при введении в рацион лимонника китайского (научнопроизводственный опыт, ООО «Тигровое», Приморский край, 2006 год)
Показатель
контроль
число
%
Группа
I (опыт)
II (опыт)
число
%
число
%
25
100
25
Всего самок
23
88,0
22
Покрылось
2
12,0
3
Пропустовало
Родилось шенков:
140
96,3
131
живых
5
3,7
5
мертвых
6,30±0,34
6,20±0,34
Плодовитость (М±m)
6
4,5
6
Отход щенков до регистрации
Зарегистрировано щенков:
135
125
всего
5,87±0,34
5,70±0,35
на щенившуюся самку
5,40±0,45
5,00±0,49
на основную самку
П р и м е ч а н и е. Применение препарата по группам см.
III (опыт)
число
%
100
98,0
8,0
25
23
2
100
98,0
8,0
25
23
2
100
98,0
8,0
96,6
3,4
145
11
6,80±0,32
7
93,0
7,0
161
7
7,30±0,33
7
95,8
4,2
4,3
4,9
138
6,00±0,39
5,52±0,49
в разделе «Методика».
4,4
154
6,70±0,33
6,20±0,49
Таким образом, включение в рационы норок настоя из лимонника
китайского оказывает положительное влияние на плодовитость самок и
жизнеспособность щенков.
ЛИТЕРАТУРА
1.
2.
3.
4.
5.
Б а л а н д и н Д.А. Схизандрин ? новое стимулирующее вещество из плодов лимонника. В сб.: Материалы к изучению стимулирующих и тонизирующих средств корня женьшеня и лимонника, вып.1. Владивосток, 1951: 45-49.
З о р и к о в П.С. Основные лекарственные растения Приморского края. Владивосток,
2004: 59-62.
Л а п а ев И.И. Лимонник китайский и его лечебные свойства. Хабаровск, 1974: 5-7.
Б а л а к и р е в Н.А., Ю д и н В.К. Методические указания проведения научно-хозяйственных опытов по кормлению пушных зверей. М., 1994.
П л о х и н с к и й Н.А. Руководство по биометрии для зоотехников. М., 1969.
ФГОУ ВПО Приморская государственная
сельскохозяйственная академия,
Поступила в редакцию
18 мая 2009 года
692510 Приморский край, г. Уссурийск, пр. Блюхера, 44,
e-mail: [email protected]
REPRODUCTIVE CAPACITY IN MINK DURING USE
OF Schisandra chinensis EXTRACT IN THEIR RATION
G.G. Koltun
Summary
In scientific-practical experiment the reproductive function in mink of the standard deepbrown breed was studied under the influence Schisandra chinensis. It was established, that the addition this preparation to ration have a positive effect on mink prolificacy and puppies viability.
112
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ БИОЛОГИЯ, 2009, № 6
История мировой науки
УДК 575.8:50
ЧАРЛЬЗ ДАРВИН И ЕГО КНИГА СТОЛЕТИЙ
В.И. ГЛАЗКО
В 2009 году исполнилось 200 лет со дня рождения Ч. Дарвина (12 февраля 1809 года) и 150 лет со дня
выхода его знаменитой книги (24 ноября 1859 года) «Происхождение видов путем естественного отбора, или сохранение благоприятных рас в борьбе за жизнь». На Дарвиновских чтениях в год 100-летия со дня его рождения в
МСХИ (Московский сельскохозяйственный институт) 100 лет назад с докладами выступили третьекурсники
этого института ? Н.И. Вавилов и А.В. Чаянов. В основе формирования идеологии Ч. Дарвина лежала взаимосвязь многих знаний, возможность дать естественное объяснение природных явлений, подобно И. Ньютону. Хотя теория Дарвина не была строго дедуктивной, отдельные ее компоненты вполне удовлетворяли
критериям формализованного знания. Великое исследование не только оказалось фундаментом научной мысли
во многих и разных областях, но и поставило его самого поперек течения почти в каждом из основных спорных
направлений философии, этики, религии. Необходимость и свобода воли, действие по принципу механизма и самопроизвольности, дух и материя, реализм и номинализм, относительность и Абсолют ? эти старые вопросы
опять стали особо злободневными и обсуждались в новом ключе благодаря «Происхождению видов». С того времени идеи, основанные на трудах Ч. Дарвина, эволюционировали, изменив не только биологию, но и многие
другие области знаний.
Для второй половины XIX века характерна широкая смена научных парадигм. Карл
Маркс («Наемный труд и капитал», «Капитал») создал стройную теорию, описывающую функционирование капиталистической системы хозяйства. Концепция эволюции Герберта Спенсера
предвосхищает современную концепцию самоорганизации. Э. Галуа, Б. Риман, Г. Кантор изменили математику, Н.И. Лобачевский заложил основы неевклидовой геометрии, Дж. Максвелл, Г. Гельмгольц, Р. Клаузиус, А. Крекинг, Л. Больцман ? основы физики, Ж. Буссенго,
Ю. Либих, А.В. Советов, И.А. Стебут, П.А. Костычев, П.С. Коссович ? основы земледелия.
Монах из Брно (Чехия) Грегор Мендель с идей о существовании наследственных факторов заложил основы генетики. Д.И. Менделеев ровно 145 лет назад открыл периодическую систему
элементов, утвердив в химии атомно-молекулярное учение. В этом ряду стоят и работы Чарльза
Дарвина. Исполнилось 150 лет со дня выхода в свет (24 ноября 1859 года) знаменитой книги
ученого «On the origin of species by means of natural selection, or the Preservation of favoured races
in the struggle for life» ? «Происхождение видов путем естественного отбора, или сохранение
благоприятных рас в борьбе за жизнь» (коротко ? «Происхождение видов»).
Чарльз Дарвин родился в Шрусбери в приходе св. Чэда. Его отец и дедушка были
врачами. Ч. Дарвин учится в Эдинбурге и в Кембридже. Позднее историки науки придут к мнению, что круг общения в период учебы и предопределил рождение теории естественного отбора.
Но до этого Ч. Дарвину предстояло собрать и сопоставить массу данных и теоретических обобщений и, главное, освободиться от старых идей и продумать новые. Свой вклад в развитие его
представлений внесли экономисты Шотландии, а также влияние идей К. Линнея на развитие естественной истории и теологии в Великобритании. Благодаря одному из учителей, Генсло, Дарвин знакомится с обзором сэра Джона Гершеля (John Herchel) о современном естествознании и
отчетом о поездке в Южную Америку Александра фон Гумбольда (Alexander von Humboldt) ?
книгами, которые соответствовали его страсти к приключениям и служению науке. Набиралась
команда на военный корабль «Бигль», которому предстояло за два года обогнуть земной шар и
обследовать берега Южной Америки. В путешествии компаньоном капитана Роберта Фитцроя
(Robert Fitzroy), к тому же разбирающимся в естественных науках, должен был стать Гесло, но он
не мог оставить жену с новорожденным ребенком. И Генсло рекомендовал в команду Чарльза,
хотя тот еще не закончил учебу в университете. Молодой, никому не известный натуралист, застенчивый и малоразговорчивый, согласился на пятилетнюю службу без вознаграждения, надеясь
только на деньги отца. В результате путешествия через 25 лет появилось знаменитое «Происхождение видов». Во время путешествия на «Бигле» он был сторонником теории постоянства видов,
хотя выраженные в некоторых отрывках «Дневника» сомнения послужили поводом для утверждений о его раннем эволюционизме.
Возможно, в 1836 году Ч. Дарвин рассматривал вариации как зарождающиеся виды, и
для него вьюрки с Галапагосских островов сыграли ту же роль, что падающее яблока для И. Ньютона. Разнообразие пересмешников могло помочь перейти от ограниченного внутривидового эволюционизма к идее об изменчивости видов, а дивергенция вьюрков позволила увидеть связь между эволюцией видов и эволюцией надвидовых таксонов. Анализируя наблюдения (собственные и
сделанные другими исследователями), он увидел множество примеров тесной связи происхождения разных видов и осознал преимущества непопулярной и отвергаемой большинством гипотезы
об их превращении. К фактам Ч. Дарвин применил униформистский подход, развитый Ч. Лайелем в «Принципах геологии». Базовыми для Ч. Лайеля были концепции «экономии» и «политики
природы», сформулированные К. Линнеем. Не вызывали сомнения у Ч. Дарвина и идеи Ч. Лайе-
113
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
ла о постепенном вымирании видов под влиянием внешних обстоятельств, о том, что вымирание
освобождает места для творения новых видов и тем самым обеспечивает сохранение баланса природы. Подобно Ч. Лайелю, Ч. Дарвин накапливал аргументы против теории катастроф Ж. Кювье
как объяснения смены господствующих групп животных в истории Земли: по Ч. Лайелю, виды
вымирают постепенно (градуально) и постоянны в рамках баланса природы.
До 1837 года Ч. Дарвиным еще не сформулированы основные эволюционные идеи, но к
концу этого года он становится сознательным эволюционистом. На страницах июльских записей
собранные в экспедиции коллекции «заговорили» по-новому, позволив найти нестандартные на
то время эволюционные доказательства. Особую роль сыграли факты о выведении сортов культурных растений и пород домашнего скота: при селекции в поколениях особей без упражнений
по Ламарку и унаследования благоприобретенных признаков происходили поразительные однонаправленные сдвиги. Сельскохозяйственная практика давала Ч. Дарвину богатейший материал
для изучения наследственной изменчивости, действия искусственного отбора и, естественно, побуждала его искать аналогичный механизм в эволюции диких видов. Источник наследственной
изменчивости оставался для ученого непонятным. По его наблюдениям, она не создавалась усилиями селекционера, а возникала столь непредсказуемо, ненаправленно, случайно, что Ч. Дарвин
вводит в биологию понятие случайности. В связи с этим можно отметить, что социальноэкономические феномены не только приняли участие в конструировании эволюционной теории
Ч. Дарвином, но и стали ее важнейшими компонентами. Так родились представления о накоплении внутривидовой изменчивости и возможности образования на ее основе нового вида. Ч. Дарвин обратил внимание на колоссальную внутривидовую изменчивость, с одной стороны, и относительность границ между «разновидностью» и видом ? с другой. Стимуляторами изменчивости
выступают периодические геологические изменения ? поднятие и опускание материков и связанные с ними перемены климата, то есть факторы абиотические. Эти события порождают
вспышку наследственной изменчивости сразу у большего числа видов. Изменчивость может быть
разнонаправленной, и это поле для естественного отбора. Выживут те, которые лучше соответствуют среде. Когда среда долгое время сохраняет постоянство, виды остаются стабильными. Подобные процессы возможны при миграции животных в новые места обитания.
Отметим, что в Англии первая половина ХIХ века была временем бурных философских
дискуссий, за которыми внимательно следил и Ч. Дарвин. Идея индивидуальной конкуренции в
капиталистическом обществе излагалась в виде количественной закономерности. Осенью 1838 года в эволюционных представлениях Ч. Дарвина произошел очередной, решающий поворот. Большинство исследователей считают, что ключевую роль в этом сыграло прочтение Ч. Дарвином
трактата Т. Мальтуса «Опыт о законе народонаселения», где была высказана мысль об избыточности размножения. Эта мысль и стала источником идеи Ч. Дарвина о естественном отборе. Дата
рождения идеи ? 28 сентября 1838 года, когда в его Третьей записной книжке появилась запись,
начинающаяся словами: «Население увеличивается в геометрической прогрессии за гораздо более
короткое время, чем 25 лет...». Отсюда, возможно, возникла и метафоричность ее самых ключевых понятий ? борьбы за существование и естественного отбора. Хотя к моменту рождения будущей теории в багаже Ч. Дарвина уже были представления об индивидуальной наследственной
изменчивости, детерминирующей роли внешних факторов, об искусственном отборе и принципах
селекции. Не хватало одного звена, эту функцию и выполнила идея Т. Мальтуса о стремлении человеческого населения к неограниченному увеличению численности и ограниченности средств к
жизни. По Т. Мальтусу, любая популяция в идеальных условиях увеличивается в геометрической
прогрессии, а запасы пищи ? в арифметической, поэтому члены популяции борются друг с другом за пищу, а лимитирующими факторами при этом служат болезни и эпидемии. Ч. Дарвин сумел соединить факт изменчивости с этим принципом конкуренции за ограниченные ресурсы.
Споры о роли влияния Т. Мальтуса на идеи Ч. Дарвина до сих пор не утихают. Теперь
мы знаем, что перенаселение бывает в природе только кратковременным и локальным, что высшие животные обладают мощными внутренними механизмами ограничения рождаемости и что
массовая гибель обычно неизбирательна и часто оказывается следствием несовершенства адаптации. Но Ч. Дарвин считал перенаселение главной причиной борьбы за существование. Так что в
конце сентября 1838 года, прочитав, по собственным словам, «ради развлечения» книгу Т. Мальтуса, Ч. Дарвин по-новому взглянул на свои материалы. Т. Мальтус был основоположником социологии, оказавшей большое влияния на развитие экономической мысли в XX веке. Публикация его книги вызвала многочисленные нападки и отклики (укажем только на работы Д. Менделеева и Д.И. Прянишникова в России). Т. Мальтус указал на еще одну причину, ведущую к обострению конкуренции и гибели «неприспособленных», ? перенаселение, проистекающее от избыточности размножения. Голод от нехватки продуктов питания касается только человеческого
общества. Благодаря интеллекту, человечество вышло из-под контроля естественных регулирующих механизмов.
Вероятно, еще более сильное влияние на Ч. Дарвина оказали работы А. Смита. Теория естественного отбора несет черты сходства с постулатами рыночной экономики. По Смиту,
в отсутствие вмешательства в систему экономики в борьбе индивидов за персональную выгоду
неэффективные устраняются и наступает баланс, который, однако, может нарушаться (пример ?
кризисы). По Дарвину, организмы борются за выживание и репродуктивный успех, а пример
неудач ? вспышки численности одного вида, подавляющие развитие других. Необходимо
помнить, что создание любой теории, в том числе и естественного отбора, ? путь сложный.
114
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
Вряд ли это можно объяснить каким-то одним фактором, в частности, принятием идеи Мальтуса, изучением селекции животных или закономерностей географического распространения
животных, например на Галапагосском архипелаге.
Весна 1837 года стала для Ч. Дарвина кульминацией в переходе от креационизма к
эволюционизму. В течение двух лет, когда Ч. Дарвин вел записные книжки, ему вновь пришлось пережить сильные впечатления от всего увиденного во время путешествия. Летом и
осенью 1838 года он развил критику сальтационизма и механоламаркизма. Ч. Дарвин признавал ведущую роль сальтаций в происхождении сложных инстинктов и таких органов, как
глаз, мозг и сердце. При этом он допускал, что подобные новообразования могли возникнуть как «сразу», так и постепенно, когда сальтация дополняется отбором мелких вариаций
той же направленности.
Многие систематики в Англии превосходили Ч. Дарвина как специалисты, но уступали в области теоретических обобщений, благодаря свойственному ему уникальному сочетанию энциклопедизма, оригинальности теоретического мышления и глубокого эмпиризма.
С течением времени, однако, отбор как механизм, кумулирующий тонкие, едва уловимые изменения, все более укреплялся в сознании Ч. Дарвина, пока не занял доминирующего положения в «Происхождении видов».
Ч. Дарвин хорошо сознавал слабые места своей теории, потому не стремился к ее быстрой публикации.
В своей идее происхождения разных видов от общего предка Ч. Дарвин, очевидно,
видел объяснение иерархической системы К. Линнея. Он развил представления об эволюции
как о ветвящемся процессе. В 1840-е годы Ч. Дарвин мыслил эволюцию как процесс пунктуалистический, а не градуалистический (С. Гулд и Н. Элдридж могут считать своим идейным прародителем Ч. Дарвина).
Ч. Дарвин часто повторял, что «нельзя стать хорошим наблюдателем, не будучи деятельным теоретиком». Возможно, поэтому книга, посвященная теории эволюции, появилась
только через 20 лет после того, как к 1838 году сама теория естественного отбора была сформулирована Ч. Дарвиным и могла стать достоянием общественности. Исходное положение концепции Ч. Дарвина об органической эволюции как ответной реакции на геолого-географические
изменения необходимо было конкретизировать и воплотить в реальную гипотезу видообразования. В 1855 году Ч. Дарвин в целях проверки своей теории приступил к разведению породистых
голубей и проведению обширной программы скрещиваний. В следующем году он по совету
Ч. Лайела приступил к написанию главного труда о происхождении видов и к лету 1858
года имел уже рукопись из 10 глав и порядка 2000 страниц текста.
В 1858 году 18 июня Ч. Дарвин получил от А.Р. Уоллеса его очерк эволюционной теории, а 1 июля их работы о происхождении видов путем естественного отбора были доложены в
Линнеевском обществе. Естественному отбору отводилась роль внешней силы, которая заставляет
виды изменяться (подобно силе притяжения, приводящей в движение физические тела). В борьбе
за жизнь шансы на выживание у разных индивидов далеко не равны. «Сохранение благоприятных индивидуальных различий и изменений и уничтожение вредных» Ч. Дарвин назвал
естественным отбором, или «переживанием наиболее приспособленных». В XX веке синонимами
естественного отбора стали считать понятия «дифференциального размножения» или «дифференциальной плодовитости». Процесс расхождения признаков, ведущий к формообразованию,
Ч. Дарвин назвал дивергенцией и наглядно изобразил его в виде известной диаграммы.
В книге «Естественный отбор» (еще до написани?? выдержек из нее ? труда «Происхождение видов») уже были сформулированы воззрения Ч. Дарвина на изменчивость и ее
эволюционную роль. Тему вариабельности и одомашнивания он развивает еще в книге «Изменение животных и растений при доместикации»: «...хотя человек не вызывает изменчивость и
даже не может предотвратить ее, он может отбирать, сохранять и накапливать изменения, которые дает ему природа, почти во всех направлениях, в каком он пожелает».
А.Р. Уоллес не оспаривал приоритета Ч. Дарвина в создании новой эволюционной
теории. Он написал в 1875 году большую книгу и назвал ее «Дарвинизмом» (А.Р. Уоллес,
1911). Что касается незаконченного капитального труда Ч. Дарвина, то его рукопись под названием «Естественный отбор» была впервые издана в 1975 году (C. Darwin, 1975).
Появившееся 24 ноября 1859 года в книжных лавках Лондона «Происхождение видов»
Ч. Дарвина распродали в один день. Книга была успехом в объяснении Линнеевской иерархии
таксонов, важнейшим событием в биологии ХIХ века и новой вехой ее развития, ознаменовавшей
замену идеи целенаправленной телеологической эволюции представлением о естественном отборе, основанном на стохастических взаимодействиях организмов между собой и с окружающей
средой. В отличие от предшественников Ч. Дарвин для обоснования принципа естественного отбора привлек огромное количество фактов из разных областей, стремясь создать синтетическую
теорию эволюции (сейчас понятно, что синтез был бы еще полнее при возможности оперировать генетическими данными). По Дарвину, отбор в каждый данный момент представляет собой отражение взаимоотношений между популяцией и средой. В наиболее обобщенной форме
он универсален, происходит везде и на всех уровнях организации. «Совершенно несомненно,
что эта книга ? главный труд моей жизни», ? писал Ч. Дарвин. Необходимо еще раз отметить
особую важность современной для него сельскохозяйственной практики. Ч. Дарвин внимательнейшим образом изучил результаты английских селекционеров и использовал результаты своего
115
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
анализа для обоснования эволюционной теории. Высокая эффективность английского сельскохозяйственного производства всецело базировалась на выведении высокопродуктивных пород домашних животных и сортов культурных растений, а также форм, отвечавших эстетическим запросам и требованиям моды. Метод работы состоял в систематическом подборе из поколения в поколение лучших животных-производителей для скрещивания и лучших семян для посадки.
В «Происхождении видов», обосновывая на примерах искусственного отбора фундаментальные положения своей теории, ученый в том числе приводит результаты собственных
наблюдений за разными организмами ? лилиями, белощекими казарками, голубями, пчелами
и др. Как любитель собак и лошадей он знал, насколько важно правильно выработать стратегию скрещивания, чтобы получить высококлассное животное. Он показал, что особи одного
вида могут существенно отличаться друг от друга, и эта естественная изменчивость, предоставляя
материал для отбора, служит необходимым условием эволюции. Принято считать, что Ч. Дарвин
разработал представления о механизмах естественного отбора по аналогии с отбором искусственным. Но в природе не существует механизма, который запрещал бы мутантному организму,
обладающему каким-то полезным ему признаком, скрещиваться с немутантным. Ч. Дарвин понимал это затруднение и поэтому ввел в свою теорию понятие бессознательного отбора.
По мере возникновения новых вопросов и критических замечаний Ч. Дарвин шесть раз
пересматривал и существенно изменял текст ? в результате от первоначального осталось не более
четверти, а объем книги увеличился почти вдвое. Книга тоже эволюционировала ? во все издания Ч. Дарвин вносил дополнения и поправки. Ч. Дарвин принял из работ экономистов некоторые понятия и статистический подход к анализу динамики численности видов. Он
пользовался как цифровыми характеристиками, так и относительными оценками предполагаемых тенденций, употребляя слова «вероятность», «вытеснение», «поглощение» и
т.п. При этом Дарвин понимал, что в конечном итоге отбирается особь, а не признак, даже самый благоприятный. Это позволило ему установить двустороннюю связь между процессами индивидуального и исторического развития. Тщательный в отборе фактов и противоречий, Ч. Дарвин был сам себе оппонентом. Предвидя возможные возражения и, вероятно,
желая их упредить, Ч. Дарвин сам указал на трудности, которые стоят перед концепцией естественного отбора. Они приведены в ряде глав «Происхождения видов».
Начав с фактов, Ч. Дарвин погрузился в дебри теории. В викторианской Англии благодаря своей осмотрительности и строгости он стал силой, не знающей себе равных. Теория
Ч. Дарвина получила высокую оценку у многих оригинальных ученых и философов ХIХ
и ХХ веков. Его теорию восторженно приняли Т. Гексли, Дж. Гукер, Дж. Бейтс, К. Гегенбауэр,
Э. Геккель, Ф. Мюллер (Германия), А.О. Ковалевский и В.О. Ковалевский, И.И. Мечников,
И.М. Сеченов, К.А. Тимирязев и многие другие. Но появилась и оппозиция ? выдающиеся
ученые Р. Оуэн, Э. Коп, Г. Осборн, К.М. Бэр, X. Дриш, К. Нэгели и др., что и определило накал дискуссий, продолжающихся до сих пор. Известно выступление Т. Гексли в защиту дарвинизма на публичном диспуте с математиком и оксфордским епископом С. Уилберфорсом, отвергавшим «унизительное понимание скотского происхождения того, кто создан по образцу и
подобию Божию». Интересно, что от нападок на эволюционное учение воздерживалось руководство православной церкви, в то время как другие предприняли попытку запретить его.
Английский философ Г. Спенсер дарвиновское выражение «выживание наиболее
приспособленных» использовал для объяснения жизненной позиции определенных социальных слоев населения. Многих привлекала идея, что наиболее приспособленный оправданно
пользуется плодами победы, ? например, в Германии ее поддержал Э. Геккель, выступивший инициатором использования дарвинизма для внутриполитического устройства государства. Он считал смертную казнь преступников благом для человечества, пресекающим передачу их дурных наклонностей потомкам.
Основной сформулированный постулат теории естественного отбора заключался в
том, что из поколения в поколение организмы модифицируются, поскольку выживают и успешно размножаются только наиболее приспособленные. В новой среде старые способы выживания утрачивают значение, и преимущество получают особи, оказавшиеся способными выживать в этих условиях. В результате на месте одного вида возникает другой. Большинство примеров естественного отбора, приведенных Ч. Дарвиным, были умозрительными. Теперь наука
располагает фактами (развитие лекарственной устойчивости у возбудителей туберкулеза, малярии, СПИДа и т.д.). Характерная особенность биологического отбора ? дифференциальное
размножение, которое благодаря последовательному отбору полезных комбинаций генов и мутаций может в некоторых случаях выполнять созидательную функцию (направленный, или движущий, отбор). Развитие молекулярной генетики позволило подтвердить проявление движущего отбора на основе анализа соотношения частот фиксации синонимических и несинонимических замен у представителей как родственных, так и удаленных таксонов. Наряду с выживанием важнейшим механизмом естественного отбора служит для особей противоположного пола привлекательность (по Дарвину, половой отбор, который он впервые он упомянул в «Происхождении видов» и подробно проанализировал в книге «Происхождение человека и половой отбор», или
«Происхождение человека») (С. Darwin, 1871).
В России о выходе дарвиновского «Происхождения видов» А.И. Герцен оповещает в
журнале «Колокол» (1860 год), и это учение становится основой идеологического мировоззрения
российской интеллигенции 1860-х годов. Эволюционная идеология оказалась близкой российскому научному сообществу. Работы В.О. Ковалевского, восстановившего на ископаемом мате-
116
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
риале историческое развитие предков современных лошадей и выдвинувшего ряд эволюционных
обобщений (принцип адаптивных и инадаптивных путей в эволюции, принцип адаптивной радиации), формируют основы эволюционной палеонтологии. А.О. Ковалевский в сравнительноэмбриологических исследованиях устанавливает гомологию первичных зародышевых листков у
основных типов многоклеточных животных (позвоночных и беспозвоночных) как одно из доказательств общности их происхождения (принцип монофилии) и распространяет понятие гомологии
со структуры (морфология) на развитие (эмбриология) (А.О. Ковалевский, 1951), что послужило
началом эволюционной эмбриологии. Этот результат в «Происхождении человека» Ч. Дарвин
восторженно трактовал как доказательство генетической связи беспозвоночных с позвоночными.
И.И. Мечников, сочетая исторический, сравнительный и экспериментальный методы исследования, выдвигает фагоцитарную теорию воспаления и иммунитета.
Знакомство с учением Ч. Дарвина в России совпало с жестким периодом реформ Александра II, отменой крепостного права, утверждением либерал-демократов в общественной и политической жизни. В России теория естественного отбора породила ту же опасность, что и во
всем мире: на западе К. Фогт и Э. Геккель пытаются перенести принцип борьбы за существование на человеческое общество, Д.И. Писарев оправдывает революционную борьбу и террор ссылками на дарвинизм. Одностороннее прочтение учения Ч. Дарвина о движущих силах эволюции
как о борьбе и гибели слабых привело в XX веке к трагическим социальным последствиям.
Если после войны 1812 года и выступления декабристов думающая часть России увлекалась философией, эстетикой, литературой, то в 1860-х годах новое поколение разночинцев ? нигилистов-шестидесятников интересовалось естествознанием, преимущественно биологией. Их
попытки научно обосновать социальную жестокость вызвали ответную реакцию не только у писателей (Ф.М. Достоевский, например, в «Бесах», Л.Н. Толстой), но и у ученых ? Н.Я. Данилевского, Н.Н. Страхова и др. На Съезде русских естествоиспытателей (1879 год) с лекцией «О законе взаимопомощи» выступает профессор К.Ф. Кесслер, полагающий, что для прогрессивной эволюции взаимная помощь видов гораздо важнее борьбы (К.Ф. Кесслер, 1880). П.А. Кропоткин
пишет книгу о кооперации и взаимопомощи в природе, вызвав полемику в научном мире. Внутривидовую взаимопомощь он считал эффективным способом борьбы за существование вида и,
следовательно, одним из основных факторов эволюции, приводя примеры «самопожертвования» животных ради потомков или других близких родственников. Во внутривидовой кооперации почти всегда участвуют представители близкородственных групп; в результате доля потомков и родственников особей, проявляющих взаимопомощь, в следующем поколении увеличивается. П.А. Кропоткин писал, что Ч. Дарвин и многие его последователи изображают мир животных состоящим из непрерывно борющихся, вечно голодающих существ, жаждущих крови (в
1980-х годах идеи взаимопомощи найдут применение в социобиологии на моделях колониальных
животных). Удивительно, что Ч. Дарвин прошел мимо таких универсальных явлений, как взаимопомощь внутри вида и симбиоз. Члены симбиотических систем, нередко образованных несколькими видами, реально облегчают друг другу жизнь, ослабляя негативные влияния внешней
среды. При эндо- и внутриклеточном симбиозе происходит даже объединение основных метаболических процессов. Симбиоз восходит к очень давним временам, симбиотические отношения
зародились уже на ранних этапах становления жизни на Земле, пример ? эукариоты.
В ноябре 1885 года появляется первый том книги зоолога и известного славянофила
Н.Я. Данилевского «Дарвинизм. Критическое исследование», содержащий вердикт: «Учение
чисто английское, включающее в себя не только особенности направления английского ума, но
все свойства английского духа». Его разбор работы Ч. Дарвина отличается глубиной анализа,
объективностью и оригинальностью мысли. Однако, раскритиковав в дарвинизме все, Н.Я. Данилевский, мало что предложил взамен. Несмотря на критическое исследование, Н.Я. Данилевский восхищается трудом Дарвина и признает многие истинные заслуги его автора. «Кто
прочел и изучил сочинения Дарвина, ? пишет Н.Я. Данилевский, ? тот может усомниться в
чем угодно, только не в его глубокой искренности и не в возвышенном благородстве его души». По оценке Н.Я. Данилевского, в конечном итоге, Ч. Дарвин создал «ужасное учение, ужасом своим превосходящее все вообразимое... Никакая форма грубейшего материализма не
опускалась до такого низменного мировоззрения». Дарвин породил «жалкий и мизерный» виртуальный мир, в котором правят балом «бессмысленность и абсурд».
Н.Н. Страхов (1862) усмотрел во французском переводе «Происхождения видов»
оправдание социал-дарвинизма. В январском номере «Русского вестника» за 1887 год под
броским заголовком «Полное опровержение дарвинизма» он напечатал обзор книги Ч. Дарвина, чем спровоцировал на ответную ожесточенную журнальную полемику К.А. Тимирязева,
еще в бытность студентом опубликовавшего восхищенный обзор «Происхождения видов» под
заголовком «Чарльз Дарвин и его учение» (К.А. Тимирязев, 1864).
Вдруг оказалось, что идея эволюции, столетиями признаваемая единицами, стала
популярной в течение полугода после выхода книги. Возможно, широкая публика, которой
Ч. Дарвин был хорошо известен по публикациям о путешествии на «Бигле» как бесстрашный
исследователь, признавала в нем героя. Свою роль сыграла репутация в академических кругах
Великобритании: в течение 20 лет после возращения из экспедиции его знали как трудолюбивого, сдержанного во взглядах ученого, который не стал бы публиковать вздорную идею,
чтобы эпатировать и снискать дешевую популярность. Никто в Англии не сомневался в том,
что Ч. Дарвин что-либо говорил, только имея на то веские основания. Доставка в Англию горилл из Африки содействовала укреплению позиций дарвинизма: внешний вид обезьян не ос-
117
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
тавлял сомнений в родстве человека с ними. С появлением книги Ч. Дарвина идея эволюции
стала лицом Англии. Даже многие священнослужители, знакомые с последними открытиями в
геологии и физике, были готовы ее принять и поддерживали Ч. Дарвина. В пользу теории свидетельствовали открытия палеонтологов. В год выхода «Происхождения видов» в Баварии
обнаружили окаменелые останки древней птицы археоптерикса. В своей книге Ч. Дарвин
предположил происхождение птиц от рептилий ? и вот найден давно исчезнувший организм
с перьями, как у птицы, но тазовыми костями и хвостом, как у рептилии, следовательно,
промежуточные формы жизни существовали, просто они еще не обнаружены.
Во времена Ч. Дарвина вопросы соотношения адаптивной и неадаптивной эволюции не могли быть решены строго научными методами. Это стало возможным после появления генетики (начало XX века), и особенно генетики популяций. Первые генетические открытия использовали для опровержения учения Ч. Дарвина. Время показало неконструктивность такого противопоставления: в лучшем случае многие явления открывали по нескольку
раз, в худшем, как в России, уничтожались научные школы. Успешным был только синтез
этих направлений при условии, что оппоненты находили общий язык.
Гуго де Фриз выступил с новой мутационной теорией, показав на Oenothera lamarckiana существование дискретной видообразовательной изменчивости. Он получил более 800
мутантов, резко различающихся общим габитусом, высотой, шириной листьев, величиной и
окраской цветков, формой плодов и семян, обилием пыльцы и т.д. Формы были наследственно закреплены и служили хорошим примером скачкообразного появления новых видов,
которые Г. де Фриз назвал элементарными. Согласно де Фризу, виды возникают посредством
внезапного появления отдельных крупных изменений (мутаций) без ведущего участия естественного отбора. Само явление он назвал мутационной изменчивостью и заключил, что периодически каждый вид вступает в мутационную фазу, в течение которой происходит массовый переход потомков в новый вид. Эта выглядевшая достаточно убедительно теория (мутационизм, или сальтационизм от лат. saltus ? прыжок), согласно которой новый вид возникает из прежнего скачкообразно, а отбор лишь выполняет функцию сита (отбраковка неудачных мутаций) создавала иллюзию поражения дарвинизма. Однако позднее было показано,
что большинство из этих мутантов Oenothera ? результат поведения реципрокных транслокационных комплексов, и поскольку эволюция как целое не может идти таким путем, теория
быстро потеряла привлекательность.
Дарвиновской теории и генетической концепции эволюции (гибридогенез) противостояли также эксперименты Я. Лотси, но это противоречие разрешилось благодаря результатам
С.С. Четверикова, изложенным в работе «О некоторых моментах эволюционного процесса с точки зрения современной генетики» (1926). Он показал, что природа насыщена множеством мутаций, скрытых диким фенотипом, и объяснил «кошмар» Ч. Дарвина ? феномен растворения в потомстве уклонений родителей по разным признакам при скрещивании. Как бы ни были малы полезные признаки, через многие поколений они готовы проявиться при первом удачном скрещивании и захватить весь вид. С.С. Четвериков полагал, что нет оснований отрицать неадаптивную
эволюцию. Можно ожидать, что существующие адаптивные различия между близкими формами
были не причиной их расхождения, а напротив, специфический характер адаптивных признаков
оказался следствием ранее наступившей дифференциации.
Необходимо отметить, что в Московском сельскохозяйственном институте (МСХИ) ?
ведущем аграрном ВУЗе России (ныне РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева) к работам Ч. Дарвина профессорско-преподавательский состав и студенты относились с большим вниманием
и интересом. В 2009 году исполнилось 100 лет со дня Дарвиновских чтений в МСХИ, на которых выступили с докладами третьекурсники этого института Н.И. Вавилов и А.В. Чаянов.
Д.И. Прянишников (основатель агрохимии и учитель Н.И. Вавилова) сориентировал своего
студента на занятия генетикой, в результате чего Н.И. Вавилов наряду С.С. Четвериковым и
другими стал одним из создателей синтетической теории эволюции.
После окончания института Н.И. Вавилов в 1913-1914 годах стажировался в Англии
у знаменитого биолога-селекционера У. Бэтсона и имел возможность пользоваться личной
библиотекой Ч. Дарвина, которая хранилась тогда в Ботаническом институте Кембриджского
университета. В результате его собственные работы и работы его учеников по изменчивости природных популяций растений в разных физико-географических условиях стали синтезом генетики и эволюционизма. Мировое значение приобрели некоторые итоги этих исследований ?
закон гомологических рядов наследственной изменчивости (Vavilov N.I. The low of homologous series in variation. J. of Genetics, 1922, v. XII, p. 47-89), впервые в биологии открывший
перспективы прогнозирования фиксируемых естественным отбором мутаций, и учение о
центрах происхождения культурных растений, позволившее вести поиск растений с прогнозируемыми фенотипами. Согласно закону гомологических рядов: «? 1) виды и роды характеризуются сходными рядами наследственной изменчивости с такой правильностью, что, зная
ряд форм в пределах одного вида, можно предсказать параллельные формы других видов и
родов; 2) семейства характеризуются определенным циклом изменчивости, проходящим через все роды и виды» (Н.И. Вавилов, 1920, 1935). Следовательно, изучив ряды изменчивости
у одного вида и сопоставив с фенотипами в близких физико-географических условиях ареала,
можно указать те, по которым у родственного вида будет зафиксирована сходная изменчивость.
С.С. Четвериков анализировал в основном константные признаки в популяциях. Н.И. Вавилов
(наряду с ними) впервые широко исследовал изменчивость засухоустойчивости, иммунитета,
фотопериодизма, чувствительности к температуре, динамики онтогенеза и др. ? варьирую-
118
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
щих признаков с существенной адаптивной компонентой. На примере изменчивости природных популяций Н.И. Вавилов поставил вопрос о роли среды в проявлении генов в фенотипе,
указав, таким образом, на возможный механизм действия дарвиновского отбора.
Входящие в гомологические ряды фенотипические признаки Н.И. Вавилов структурировал в форме радикала ? набора, в котором они указывались последовательно по степени константности проявления. У родственных видов признаки, фенотипически константные у одного,
часто константны, варьирующие ? напротив, обычно варьируют. Согласно Вавилову, морфотип
любой популяции можно описать радикалом. Его левая часть (константные признаки) у всех особей практически одинаковая и характеризует таксон высокого ранга (род, семейство, отряд), правая (признаки с широкой нормой реакции) ? распадется по степени варьирования на группы,
соответствующие низшим таксонам (от подвида до жорданона, или монотипической популяции).
Позже Н.И. Вавилов отметил, что порядок признаков в радикале близких таксонов может меняться: «стекловидность зерна», обычно широко варьирующая, оказалась константной для персидской пшеницы. Для одних рас пшеницы окраска колоса и стебля может быть константной,
для других ? варьирующей. Часто такая изменчивость носит хорошо выраженный клинальный
характер (например, высота соломины увеличивается у разных рас к северу и по мере поднятия в
горы) (Н.И. Вавилов, 1967). Генетической основой радикала служит общий пул гомологичных генов и общее сходство онтогенетического пути от гена до признака. Вавиловский радикал опирался не только на совокупность генов, но и на связи между ними, а для варьирующих признаков ?
на состояние критических параметров внешней и внутренней среды. Параллелизм может затрагивать любой из этих уровней. С игнорированием системного подхода связаны многие неудачные
попытки сопоставить молекулярно-генетические ряды с гомологическими рядами морфологических признаков. Ценность подхода Н.И. Вавилова в том, что уникальное сочетание константных
и варьирующих признаков «физиономически» характеризует вид, причем в отличие от современных концепций вида константные и варьирующие (интересовавшие Ч. Дарвина) признаки
одинаково важны, а репродуктивная изоляция (если она есть) ? один из признаков в радикале
(Н.И. Вавилов, 1931). Формирование радикала вида в эволюции Н.И. Вавилов объяснял через
взаимодействие генетической составляющей дарвиновской неопределенной изменчивости предковой популяции с разнообразием контрастных физико-географических факторов внешней среды
в пределах небольшого ареала. Этому удовлетворяли центры происхождения культурных растений, приуроченные к гористым районам с пересеченной местностью и разнообразными, часто
контрастными погодно-климатическими характеристиками. В таких условиях вся имеющаяся изменчивость небольших, редко взаимодействующих популяций-полуизолятов имела наилучший
шанс проявиться и быть закрепленной отбором. А.Н. Колмогоров (1935) строго аналитически показал, что наибольшая скорость накопления изменчивости характерна именно для совокупности
популяций-полуизолятов, у которых из первоначального полиморфизма выделялась левая, константная часть радикала. В этом случае его правая часть ? либо незавершенный эволюционный
процесс, либо признаки, полиморфизм которых выгоден (или безразличен) виду (системе популяций, или линнеону) в целом (Н.И. Вавилов, 1931; С.В. Мейен, 1978).
Н.И. Вавилову не дали завершить разработку классификации признаков злаков по
степени константности проявления, он погиб от голода в саратовской тюрьме, но то, что
предложенное им может быть методом эволюционной классификации, несомненно. Признаки объединяются функционально или по общности положения. В современной терминологии сходство морфологических признаков должно отражать, по Н.А. Колчанову, сходство не
отдельных генов, а генных сетей ? функциональных групп координированно экспрессирующихся генов (Н.А. Колчанов и др., 2000). Морфологические признаки, представляя собой конечный результат онтогенетического процесса, хорошо типируются. Визуализация генных сетей
менее очевидна ? в разное время один и тот же ген может относиться к разным кассетам (генным сетям), а изменение исходных параметров влияет на режим их функционирования. Таким
образом, с фенотипическими гомологичными рядами логичнее сопоставлять не сами генные
сети, а их состояния в тот или иной момент онтогенеза. Закон гомологических рядов, как мы
видим, дает ключ к пониманию самых разных феноменов в биологии, например формирования
механизмов наследственной изменчивости, в том числе при одомашнивании. Ясно, почему Ч.
Дарвин придавал огромное значение анализу параллельной изменчивости, возникшей в процессе доместикации.
Благодаря работам С.С. Четверикова и Н.И. Вавилова генетики и дарвинисты впервые заговорили на одном языке.
Вслед за созданием С.С. Четвериковым экспериментальной генетики популяций возникает теоретическая популяционная генетика. Ф.Г. Добржанский, тесно связанный с Россией, знакомит западных ученых с работами советской школы популяционных генетиков. В начале 1930-х
годов Р.А. Фишер и С. Райт, а в нашей стране Н.П. Дубинин и Д.Д. Ромашов в Институте биологии развития начали изучение роли случайных процессов в эволюции. Д.Д. Ромашов привлек к
этой работе друга детства А.Н. Колмогорова и математика А.А. Ляпунова (В.В. Бабков, 1985). Независимо от С. Райта Н.П. Дубинин и Д.Д. Ромашов показали, что в малых популяциях происходят явления, получившие название генетико-автоматических процессов. В дальнейшем в мировой (в том числе русскоязычной) литературе все же закрепился термин С. Райта (дрейф
генов). Соединением генетики и дарвинизма стала синтетическая теория эволюции, а биология
впервые за свою историю превратилась в точную науку.
Отдельного внимания в связи с историей создания и развития теории Ч. Дарвина о про-
119
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
исхождении видов заслуживает тема доместикации. Одомашнивание, ослабившее в определенной
степени зависимость человека от внешней среды, было первым (и глобальным) этапом формирования и развития. Поэтому происхождение домашних животных и культурных растений ? тысячелетняя глава эволюционной биологии. Однако до сих пор основными вопросами остаются поиск факторов происхождения, определение мест введения животных и растений в культуру (J.
Diamond, 2002), а также проблемы скорости и вектора доместикации. Из исследований животноводов Ч. Дарвин извлек ряд ценных положений (например, об индивидуальности каждого члена
стада), а результаты селекционеров стимулировали формирование его популяционного мышления. В брошюрах по разведению животных действие искусственного отбора сравнивали с гибелью
в природе. Основанное на этом принципе усовершенствование пород английские животноводы
называли «selection» (отбор). Российские животноводы из Петровской сельскохозяйственной академии относились к дарвиновскому учению с большим вниманием. П.Н. Кулешов в 1890 году
намечает направления развития отечественного тонкорунного овцеводства в книге «Научные и
практические основания подбора племенных животных в овцеводстве», первые три главы которой
посвящены дарвиновскому пониманию проблемы наследственности и изменчивости. Дарвиновское положение о коррелятивной изменчивости, когда «? человек, отбирая и накапливая какуюнибудь особенность строения, почти наверняка будет неумышленно изменять и другие части организма на основании таинственных законов корреляции», активно разрабатывали Е.А. Богданов
(автор фундаментального труда «Происхождение домашних животных»), М.Ф. Иванов (им получены асканийская порода овец и украинская степная белая порода свиней), крупнейший генетикселекционер Б.Н. Васин, создавший вместе с Е.Т. Васиной-Поповой коричневый и золотистый
тип каракуля, преподаватель курса зоотехнии в Ивановском сельскохозяйственном институте
профессор А.И. Панин, который объяснял дарвиновское положение о корреляции признаков при
селекции как плейотропным действием, так и сцеплением генов. И.И. Шмальгаузен, рассматривая организм как целое в индивидуальном и историческом развитии, указывал на эффекты дезинтеграции, или распад корреляционных систем, в процессе доместикации. При этом первым проявлением доместикационного синдрома служит фенотипическое проявление всевозможных мутаций. И.И. Шмальгаузен (1968) предположил, что уменьшение степени варьирования может происходить за счет стабилизации онтогенетического пути формирования одной из возможных модификаций. Отбор на устойчивость ее фенотипического проявления должен привести к фиксации различных, необязательно гомологичных, мутаций. М.М. Камшилов на дрозофиле смоделировал этот
процесс, а также показал влияние межгенных взаимодействий на амплитуду модификаций.
Мутации, не имеющие летального эффекта, способны, тем не менее, вызывать нарушения корреляционной системы. Как правило, у мутантов диких животных жизнеспособность
снижена, что свидетельствует об изменении корреляций вплоть до полного их разрыва. У домашних многие мутанты выживают, и более того, их сознательно распространяют как особей,
признакам которых придается значение породных (например, платиновые лисы или алеутские
норки). Для домашних животных характерно разнообразие окрасок и изменения характеристик
роста волосяного покрова, приводящее к курчавости, длинношерстности или потере шерсти
(мутации «ню», известные у собак, кошек, овец, коз, лошадей, кроликов, морских свинок,
мышей). У курдючных овец нормальная корреляция между частями хвоста и туловищем разрушается, в то же время устанавливается новая ? между скелетом хвоста и адипогенной тканью,
которая развивается за счет скелетогенной (С.Н. Боголюбский, 1959). На основе установления
корреляций в процессе доместикации животных изменяется экспрессивность и пенетрантность
многих генов, мутации эволюционируют по степени проявления. Доместикация также осуществляется по механизму неотении. Примером служат важнейший из хлебных злаков ? пшеница, одомашненные формы которой характеризуются наследственно закрепленной остановкой
онтогенеза на одной из поздних фаз. Так, у голозерных видов образование отделительного слоя
в сочленениях колосового стержня прекращается в самом начале, что обеспечивает неосыпаемость колоса, а слабая суберинизация клеточных оболочек дерматогена колосковых чешуи способствует легкому вымолоту зерновок (Н.П. Гончаров, Е.Я. Кондратенко, 2008). Неотенические
эффекты выражены у наиболее доместицированного вида ? Homo sapiens: в 1926 году Л. Больк
впервые указал, что человек по ряду признаков сходен с детенышами человекообразных обезьян, в частности шимпанзе (слабо выступающие вперед кости лицевого черепа, тонкие кости
черепа, отсутствие надглазничных валиков, небольшие челюсти, слабо развитый волосяной покров и т.д.). По его мнению, неотения была морфогенетическим механизмом быстрого становления прямохождения, формирования крупного мозга, подвижной руки и т.д. Закономерностям онтогенеза тела подчиняется и онтогенез человеческого поведения.
Синтетическая теория эволюции представляет собой труд ученых, соединивших данные
многих областей знания. Само выражение «синтетическая теория эволюции» берет начало от замечательной книги выдающегося английского биолога Дж.С. Хаксли «Эволюция. Современный
синтез» («Evolution: The modern synthesis»), впервые опубликованной в Англии в 1942 году. Различия во взглядах на роль отбора в эволюции, адаптивных и неадаптивных факторов приводят к
жестоким дискуссиям. В отношении молекулярного разнообразия живых организмов по структуре хромосом, организации ДНК и эволюции геномов сначала считалось, что если ДНК ? вместилище генов, или «самая главная молекула», то все эволюционно закрепившиеся ней изменения не случайны, а напрямую связаны с отбором и адаптацией. Однако обнаружился С-парадокс
(величина С ? число нуклеотидных пар в гаплоидном наборе хромосом): оказалось, что у близких видов количество ДНК часто различается в несколько раз, хотя число генов у них, несомнен-
120
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
но, сходно. На уровне клетки обнаружены удивительные системы самоподдержания и репарации
ДНК, механизмы «естественной генетической инженерии», контрольные пропускные точки
(check points) деления, определяющие прерывание этого процесса при появлении повреждений.
Наследственная система способна нейтрализовать или делать функционально полезными случайно возникающие мутационные изменения генов и хромосом. Клетка может целенаправленно реконструировать геном в зависимости от ее физиологии, «одомашнивать взбесившиеся» эгоистичные сегменты, подавляя их репликацию и транскрипцию. Наконец, клетка может впускать в свой
геном посторонние блоки ДНК (вплоть до образования симбиотических ассоциаций).
Эволюционный процесс оказался многограннее, чем представлялось Ч. Дарвину, а
оба основных инструмента эволюции (наследственная изменчивость как формирующий механизм, естественный отбор ? как регулирующий) и формы их взаимодействий ? сложнее.
Нет сомнений, что теория эволюции вызвала всплеск исследований в разных областях, задав
их направленность на сотни лет вперед. Все явления природы стали рассматриваться в контексте динамического эволюционного процесса. Даже при исследовании Вселенной мы говорим об эволюции галактик. У исследователей до сих пор масса вопросов относительно теории эволюции, многие считают ее несовершенной. Таких научных теорий, к которым общество относится столь же эмоционально, как к теории эволюции, мало. Она была воспринята
болезненно теми, кто относился к ней как к описанию их личной истории. Не оставляя места антропоцентризму, она «унизила» многих ? понимание, что предки примитивнее нас, а
мы не венец творения, разочаровывает... И в XXI столетии эволюция тревожат умы человечества. Хотя представления о Большом взрыве опровергают библейский вариант сотворении
Вселенной, никто не бойкотирует научные заведения, в которых эта теория преподается, но
многие до сих пор выступают за запрещение упоминания о Ч. Дарвине в школах. Теория
эволюции оказалась грандиознее своего автора, пережила его и продолжает развиваться самостоятельно уже без него. Она сделала то, что делают все великие теории ? вдохновила
ученых, а главное, открыла новые научные направления с собственными методами и объектами исследований.
ЛИТЕРАТУРА
Б а б к о в В.В. Московская школа эволюционной генетики (монография) /Под ред. Д.К. Беляева. М.,
1985.
Б а л а н о в с к а я Е.В., Б а л а н о в с к и й О.П. Русский генофонд на Русской равнине. М., 2007.
Б а л а н о в с к а я Е.В., Б а л а н о в с к и й О.П. Русский генофонд: свидетельства «очевидцев». Наука
в России, 2007, 2: 54-63.
Б о г о л ю б с к и й С.Н. Происхождение и преобразование домашних животных. М., 1959.
В о р о н ц о в Н.Н. Развитие эволюционных идей в биологии. М., 1999.
Г а й с и н о в и ч А.Е. Зарождение и развитие генетики. М., 1988.
Г а л л Я.М. Борьба за существование как фактор эволюции. Л., 1976.
Г а л л Я.М. Формирование эволюционной теории Дарвина. СПб, 2007.
Г о л у б о в с к и й М.Д. Век генетики: эволюция идей и понятий. СПб, 2000.
Г о н ч а р о в Н.П., К о н д р а т е н к о Е.Я. Происхождение, доместикация и эволюция пшениц. Вест.
ВОГиС, 2008, 12(1/2): 159-179.
Д а р в и н Ч. Воспоминания о развитии моего ума и характера: Автобиография. Собр. соч. в 9 томах. Т. 9 /Под.
ред. В.Н. Сукачева. М.-Л., 1959: 166-242.
Д а р в и н Ч. Записная книжка о трансмутации видов. Собр. соч. в 9 томах. Т. 9 /Под. ред. В.Н. Сукачева. М.-Л., 1959: 90-127.
Д а р в и н Ч. Происхождение видов путем естественного отбора, или сохранение благоприятных рас в
борьбе за жизнь. Пер. с 6-го изд. (Лондон, 1872) /Под ред. А.Л. Тахтаджяна. СПб, 1991.
Д о у к и н з Р. Эгоистичный ген. М., 1993.
И в а н о в В.В. Наука о человеке. Введение в современную антропологию. М., 2004.
Л ю б и щ е в А.А. Уроки истории науки. СПб, 2000.
C у с л о в В.В., К о л ч а н о в Н.А. Дарвиновская эволюция и регуляторные генетические системы
Вест. ВОГиС, 2009, 13(2): 410-439.
A m m e r m a n A.J., C a v a l l i - S f o r z a L.L. Neolithic transition and the genetics of populations in
Europe. Princeton. N.J., Princeton Univ. Press, 1984.
B a l a n o v s k y O., R o o t s i S., P s h e n i c h n o v A. e.a. Two sources of the Russian patrilineal heritage in their Eurasian context. Amer. J. Hum. Genet., 2008, 82(1): 236-250.
B e h a r D.M., V i l l e m s R., S o o d y a l l H. e.a. The dawn of human matrilineal diversity. Amer. J.
Hum. Genet., 2008, 82(5): 1130-1140.
D i a m o n d J. Evolution, consequences and future of plant and animal domestication. Nature, 2002, 418: 700-707.
H a a k W., F o r s t e r P., B r a m a n t i B. e.a. Ancient DNA from the first European farmers in 7500-yearold Neolithic sites. Science, 2005, 310(5750): 1016-1018.
H u x l e y J. The emergence of Darwinism. In: J. Huxley. Evolutionary Humanism. Prometheus Books, 1992: 9-34.
M i l n e r R. The Encyclopedia of Evolution. Humanity's Search for its Origin. N.Y., 1990.
Q u i n t a n a - M u r c i L., Q u a c h H., H a r m a n t C. e.a. Maternal traces of deep common ancestry
and asymmetric gene flow between Pygmy hunter-gatherers and Bantu-speaking farmers. PNAS USA, 2008,
105(5): 1596-1601.
R i c h a r d s M., M a c a u l a y V., H i c k e y E. e.a. Tracing European founder lineages in the Near Eastern mtDNA pool. Amer. J. Hum. Genet., 2000, 67(5): 1251-1276.
S e c o r d J.A. Victorian Sensation. University Chicago Press, 2003.
Z a l l o u a P.A., P l a t t D.E., E l S i b a i M. e.a. Identifying genetic traces of historical expansions: Phoenician footprints in the Mediterranean. Amer. J. Hum. Genet., 2008, 83(1.5): 633-642.
Z a l l o u a P.A., X u e Y., K h a l i f e J. e.a. Y-chromosomal diversity in Lebanon is structured by recent
historical events. Amer. J. Hum. Genet., 2008, 82(4): 873-882.
121
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ БИОЛОГИЯ, 2009, № 6
Юбилейные даты
70 лет академику Владимиру Ивановичу Фисинину
Исполнилось 70 лет видному ученому в области
птицеводства и организации сельскохозяйственной науки, доктору сельскохозяйственных наук (1979), профессору (1980), академику ВАСХНИЛ (1988), первому
вице-президенту Российской академии сельскохозяйственных наук Владимиру Ивановичу Фисинину.
Владимир Иванович Фисинин родился
20 декабря 1939 года в совхозе 358 Любинского района Омской области. Окончил Омский
сельскохозяйственный институт им. С.И. Кирова (Омский СХИ, 1962 год). Работал ассистентом кафедры животноводства Омского
СХИ (1962-1964 годы), зоотехником-селекционером, заместителем директора по производству Тюкалинского птицесовхоза (19641967 годы), директором Западно-Сибирской
зональной опытной станции по птицеводству
(1967-1971 годы).
С 1971 года В.И. Фисинин возглавляет Всесоюзный научно-исследовательский и технологический институт птицеводства (ныне ГНУ ВНИТИП Россельхозакадемии, г. Сергиев Посад). Одновременно он был генеральным директором Всесоюзного научно-производственного объединения
«Союзптицепром» (1987-1991 года), а с 1991 года является генеральным директором Межрегионального научно-технического центра по птицеводству.
С 2002 года Владимир Иванович избирается первым вице-президентом Российской академии сельскохозяйственных наук, в течение 18 лет ? вицепрезидентом Всемирной научной ассоциации по птицеводству (США, Бразилия, Япония, Нидерланды). С 2009 года является членом Коллегии Министерства сельского хозяйства Российской Федерации.
В.И. Фисинин создал научную школу по биотехнологическим и генетическим основам селекции, кормления и технологии содержания птицы.
Он ? один из разработчиков ресурсосберегающих конкурентоспособных
технологий производства элитной племенной продукции, метода принудительной линьки кур, многочисленных разработок по технологии производства яиц и мяса птицы, нормированного кормления, соавтор конкурентоспособных отечественных кроссов мясных кур Смена 7, Конкурент 3, Сибиряк, а также яичных кроссов Родонит, Радонеж, Птичное и Маркс 23.
Владимир Иванович активно участвовал в создании самой крупной в мире
коллекции генофонда редких и исчезающих пород кур.
Владимир Иванович Фисинин опубликовал более 500 научных трудов, в том числе 60 книг и брошюр, из них 9 монографий (ряд трудов опубликован за рубежом), имеет 115 патентов и авторских свидетельств на изобретения.
В 1989-1991 годах Владимир Иванович избирался народным депутатом СССР. Ему присвоены звания заслуженного деятеля науки Российской
Федерации (1999) и лауреата Государственной премии Российской Федера122
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
ции (1995), лауреата премии Совета Министров СССР (1979, 1990). Его заслуги отмечены орденом Ленина (1986), двумя орденами Трудового Красного Знамени (1975, 1981), орденом Почета (2006), золотыми и серебряными
медалями ВДНХ и ВВЦ. Он ? кавалер ордена Франции «За заслуги в сельском хозяйстве» (2003).
От всей души поздравляем юбиляра и желаем ему дальнейших
творческих и научных успехов, здоровья и счастья.
Президиум Российской академии сельскохозяйственных наук,
коллектив Всероссийского научно-исследовательского
и технологического института птицеводства,
редакционный совет серии «Биология животных»
журнала «Сельскохозяйственная биология»
ВНИМАНИЮ ЧИТАТЕЛЕЙ! ВЫШЛА В СВЕТ КНИГА:
В.И. Фисинин. Птицеводство России ? стратегия
инновационного развития. М., 2009: ВНИТИП,
РАСХН, 148 с., с ил.
В книге приведены современные научные
материалы о роли птицеводства в продовольственной безопасности России, динамике развития яичного и мясного птицеводства. Особое место отведено инновационным направлениям в генетике и
селекции сельскохозяйственной птицы, технологии выращивания и содержания, кормления, переработки яиц и мяса птицы, ветеринарии, новых
данным о функциональных продуктах птицеводства и их роли в здоровом питании человека. Подробно изложены все этапы технологической системы птицеводства ? от воспроизводства до ресурсосберегающих технологий и
и типов птицеводческого оборудования.
Специальные главы посвящены обсуждению проблем качества пищевых яиц и мяса птицы, а также вопросам получения яиц, обогащенных
витаминами, микроэлементами, полиненасыщенными жирными кислотами.
Уделено внимание зарубежному опыту реализации перспективных программ по получению из яичных фосфолипидов для медицинской, пищевой
и косметической промышленности, созданию иммунопродуктов и функциональных яиц (по двум направлениям ? выделение очищенного овомуцина для применения в функциональных продуктах, а также созданию так
называемых модифицированных яиц с заданными качественными характристиками, например витаминизированных, характеризующихся низким
содержанием холестерина и т.п.).
В отдельной главе обсуждаются проблемы кадрового потенциала отрасли и отраслевой науки. Рассмотрена практика проведения во Всероссийском научно-исследовательском и технологическом институте птицеводства
(ВНИТИП) курсов повышения квалификации специалистов различного направления, недельных тематических семинаров-курсов, опыт проведения международных форумов.
Заказ и приобретение: www.vnitip.ru
123
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ БИОЛОГИЯ, 2009, № 6
К 70-летию профессора В.В. Ермакова
3 сентября 2009 года исполнилось 70 лет Вадиму Викторовичу Ермакову ? доктору биологических
наук, профессору, крупному ученому в области континентальной биогеохимии и геохимической экологии, основному идеологу отечественной школы системного исследования природно-техногенных комплексов, заслуженному деятелю науки Российской Федерации.
В.В. Ермаков родился в 1939 году в
Иркутске. В 1962 году он окончил Читинский государственный педагогический институт. Трудовую деятельность начал в 1960
году. В 1961 году В.В. Ермаков работал лаборантом радиобиологического отдела Читинской областной ветеринарной лаборатории, в 1967-1988 годах ? старшим, затем
ведущим научным сотрудником Всесоюзного научно-исследовательского института ветеринарной санитарии (ВНИИВС ВАСХНИЛ). В 1963 году он поступает в очную аспирантуру Института
геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского РАН (ГЕОХИ), после окончания которой в 1967 году на биологическом факультете МГУ им.
М.В. Ломоносова защищает кандидатскую диссертацию «Биогеохимическая
селеновая провинция Тувы». Защита докторской диссертации «Биологическая трансформация хлорорганических и ртутьсодержащих пестицидов в
организме животных» успешно проходит в 1987 году в Московской ветеринарной академии им. К.И. Скрябина (МВА). С 1989 года В.В. Ермаков заведует лабораторией биогеохимии окружающей среды ГЕОХИ. С 1976 года
ведет педагогическую деятельность: читает курсы лекций на всесоюзных и
российских семинарах токсикологов и биохимиков, новые курсы по теоретическим основам прогрессивных технологий во Всесоюзном заочном институте пищевой промышленности (ВЗИПП, г. Москва), экологическим
основам биогеохимии на геологическом факультете МГУ им. М.В. Ломоносова. В 1983-1993 годах занимает должность профессора кафедры общей и
неорганической химии во ВЗИПП. В 1993 году В.В. Ермакову присвоено
ученое звание профессора.
В.В. Ермаков ? ученик и известный представитель биогеохимической школы в области геохимической экологии члена-корреспондента
РАСХН профессора В.В. Ковальского. Еще студентом В.В. Ермаков включается в биогеохимические исследования, проводимые в АН СССР, в том
числе по проблеме уровской болезни. В 1970-е годы им впервые выявлена
связь дефицита селена в растениях и организме животных с проявлением
беломышечной болезни, что послужило основанием для проведения профилактики этого заболевания. Широко известны его работы по биотрансформации микотоксинов, высокотоксичных пестицидов и их детоксикации.
Последние 20 лет В.В. Ермаковым и под его руководством осуществляются научные исследования в следующих направлениях: генезис,
формирование и эволюция природно-техногенных биогеохимических провинций, биогеохимическая индикация микроэлементозов, геохимическая
экология организмов, эколого-биогеохимическое нормирование и районирование таксонов биосферы.
В лаборатории, возглавляемой В.В. Ермаковым, разработана ком124
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
плексная сравнительная методология исследования биогеоценозов, в которых объектом изучения служат континентальные участки биосферы и
различные организмы. Выявлены природно-техногенные азональные биогеохимические провинции, обогащенные фтором, мышьяком и металлами,
проведена их экологическая оценка, продолжено изучение зональных провинций с недостатком микроэлементов (медь, кобальт, селен, йод) в Нечерноземной зоне и ее районирование с учетом эколого-биогеохимических
критериев дефицита и свойств миграции элементов. Определены биогеохимические параметры земноводных и диких копытных животных, изучены локальные и региональные циклы и биотрансформация селена, ртути,
свинца и фтора. Важным этапом этих исследований стало установление
закономерности формирования и эволюции техногенных полиметаллических провинций. Особое внимание ученый отводит системному подходу к
изучению природно-техногенных комплексов как основе современных
эколого-биохимических исследований. Полученные профессором В.В. Ермаковым научные результаты позволили впервые сформулировать биогеохимические критерии выявления экологически неблагополучных территорий. Была выдвинута оригинальная концепция экологической оценки наземных экосистем по биогеохимическим критериям, осуществлены классификация и ранжирование биогеохимических провинций по степени
экологической напряженности, что имеет важное практическое значение.
Им разработано руководство по оценке экологического состояния территорий и биогеохимической индикации микроэлементозов.
Ученый опубликовал около 300 работ, патентов, в том числе ряд
монографий, среди которых: «Газохроматографические методы определения
пестицидов в биологических объектах» (1972), «Биологическое значение
селена» (1974, совместно с В.В. Ковальским), «Геохимическая экология
животных» (2008, совместно с С.Ф. Тютиковым) и др.
В.В. Ермаков ? инициатор и организатор Международной российской биогеохимической школы (проводится с 1991 года), симпозиумов по
биологической роли селена, ртути и фтора. Под его руководством с 2000
года ежегодно проходят биогеохимические чтения памяти В.В. Ковальского. Профессор В.В. Ермаков широко известен среди зарубежных специалистов. Он активный участник международных и российских научных форумов, поддерживает научные контакты с различными учреждениями
стран СНГ, Болгарии, Польши, Сербии, Испании, Германии, США, Японии и др. В.В. Ермаков ? почетный профессор Семипалатинского государственного университета им. Шакарима. В 2008 году он избран действительным членом Сербской академии инновационных наук им. Николы
Тесла, а в 2009 году ? почетным членом Сербского экологического общества. Под руководством В.В. Ермакова подготовлено десять кандидатов и
три доктора наук.
В.В. Ермаков ? член ряда постоянных проблемных и экспертных
комиссий, оргкомитетов и секций, научных советов, в частности Ученого
совета ГЕОХИ РАН, двух диссертационных советов (МВА им. К.И. Скрябина и ГЕОХИ РАН), группы экспертов Ассоциации заповедников России, редактор периодического издания РАН «Труды Биогеохимической
лаборатории», ряда монографий и сборников научных трудов.
Авторитет ученого в области биогеохимических исследований определяется вниманием отечественных и зарубежных специалистов к развиваемым им проблемам и их практическим аспектам. За достижения в научной и педагогической деятельности В.В. Ермакову в 2001 году было
присвоено звание заслуженного деятеля науки Российской Федерации. Он
125
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
удостоен государственных наград, имеет памятные медали, дипломы учреждений высшей школы и академий, медали ВДНХ.
Вся научно-педагогическая деятельность Вадима Викторовича Ермакова направлена на сохранение и развитие традиций известной классической школы по биогеохимии наземных экосистем и геохимической экологии, ярким представителем которой он является.
От всего сердца желаем юбиляру доброго здоровья, новых творческих успехов в развитии отечественной биологии и биогеохимии.
Академик РАСХН Л.К. Эрнст,
академик РАН М.А. Федонкин,
академик РАСХН В.Т. Самохин
Редакция и редакционный совет журнала «Сельскохозяйственная биология» сердечно поздравляют крупного ученого в области континентальной биогеохимии и геохимической экологии,
доктора биологических наук, профессора Вадима Викторовича Ермакова с юбилеем. Его исследования широко известны и получили заслуженное признание как в России, так и за рубежом. Мы
желаем Вадиму Викторовичу крепкого здоровья, счастья, благополучия, успехов, долгих лет плодотворной научной деятельности.
Вниманию читателей!
ПОДПИСКУ на журнал «Сельскохозяйственная биология»
на 2010 год можно оформить через почтовое отделение
Информация о нашем издании помещена в Объединенном
каталоге «Российские и зарубежные газеты и журналы»
Индекс ? 70804
С 1989 года журнал выходит отдельными сериями:
ѓ
серия «Биология растений» (№№ 1, 3 и 5),
ѓ
серия «Биология животных» (№№ 2, 4 и 6).
Профиль журнала остается прежним.
На журнал можно также подписаться через редакцию. Для этого
необходимо перевести деньги на расчетный счет редакции
" Институты и организации перечисляют деньги на счет редакции.
" Индивидуальные подписчики почтовым переводом перечисляют деньги на
"
счет редакции. Квитанцию с указанием точного адреса (индекс обязателен),
на который нужно выслать журнал, необходимо переслать в редакцию.
Стоимость подписки на I полугодие ? 429 руб. за один номер с учетом
НДС 10 %.
Срок подписки не ограничен
Банковские реквизиты редакции:
Получатель ? ИНН 7708051012
Редакция журнала «Сельскохозяйственная биология»,
Марьинорощинское ОСБ 7981, г. Москва, р/с 40703810638050100603
Банк получателя ? Сбербанк России ОАО, г. Москва, БИК 044525225,
к/с 30101810400000000225
Адрес редакции:
127434 г. Москва, Дмитровское ш., д. 11, комната 343,
журнал «Сельскохозяйственная биология»
Адрес в Интернетe: www.agrobiology.ru
E-mail: [email protected]
126
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ БИОЛОГИЯ, 2009, № 6
СОДЕРЖАНИЕ
ОБЗОРЫ, ПРОБЛЕМЫ, ИТОГИ
Ерохин А.С., Дунин М.И. Использование разделенного по полу семени в практике животноводства (обзор) . . . . . . . . . . . . . . . . .
Казаков А.В., Орлов Б.Н., Чурмасов А.В. О биологической роли электромагнитных излучений оптического и радиочастотного диапазонов . . . . . .
Фертиков В.И., Тихонов А.Н., Хрипунов Е.М. и др. К формированию бактерий
рода Listeria в эпоху позднего плейстоцена: факты и гипотезы . . . . .
Багиров В.А., Кленовицкий П.М., Насибов Ш.Н. и др. Рациональное использование генетических ресурсов и гибридизация в козоводстве . . . . . .
3
11
18
27
ДНК-ТЕХНОЛОГИИ И КЛЕТОЧНАЯ ИНЖЕНЕРИЯ В ГЕНЕТИКЕ И
СЕЛЕКЦИИ
Столповский Ю.А., Шимиит Л.В., Кол Н.В. и др. Анализ генетической изменчивости и филогенетических связей у популяций тувинской короткожирнохвостой овцы с использованием ISSR-маркеров . . . . . . . . . .
Волкова Н.А., Томгорова Е.К., Багиров В.А. и др. Генетическая трансформация
клеток кур in vitro и in vivo с использованием ретровирусных векторов . .
34
44
МОЛЕКУЛЯРНАЯ БИОЛОГИЯ, ВИРУСОЛОГИЯ
Скотникова Т.А., Токарик Э.Ф., Самуйленко А.Я. Мембранное разделение вируссодержщей суспензии при производстве вакцин против болезней птицы .
49
БИОХИМИЧЕСКИЕ МЕХАНИЗМЫ АНТИОКСИДАНТНОЙ ЗАЩИТЫ
Грищук С.В. Активность каталазы крови у поросят в связи с физиологическим
состоянием на фоне разной обеспеченности рационов витаминами А и Е . .
Майстров В.И., Шевелев Н.С., Трубицина Т.П. О развитии некомпенсированного разрушительного окислительного стресса у поросят и антиоксидантном эффекте селенопирана . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Cергина С.Н., Ильина Т.Н., Илюха В.А. и др. Особенности функционирования
антиоксидантной системы хищных млекопитающих под влиянием селенита натрия . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
54
60
66
РЕЗИСТЕНТНОСТЬ И АДАПТАЦИЯ
Крапивина Е.В., Игнатенко М.В., Иванов Д.В. и др. Естественная резистентность
телочек при скармливании обычного и селенизированного топинамбура . .
Бусловская Л.К., Ковтуненко А.Ю. Характеристика адаптационных реакций у
кур при вибрационном воздействии разной частоты и транспортировке . .
73
80
ПРОБЛЕМЫ КОРМОПРОИЗВОДСТВА
Гладков Е.А. Получение растений полевицы побегоносной с комплексной
устойчивостью к тяжелым металлам и засолению методами клеточной селекции . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Гаврилова О.П., Гагкаева Т.Ю., Буркин А.А. и др. Зараженность грибами рода
Fusarium и контаминация микотоксинами зерна овса и ячменя на севере
Нечерноземья . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
85
89
ИММУНИТЕТ И ВЕТЕРИНАРИЯ
Рецкий М.И., Шабунин С.В., Золотар?в А.И. и др. Динамика биохимических показателей крови у новорожденных телят в первую неделю жизни . .
Исламов Р.Р., Хаертдинов Р.Р. Особенности белкового состава молозива и молока у крупного рогатого скота и свиньи . . . . . . . . . . . . .
Саруханов В.Я., Исамов Н.Н., Царин П.Г. Антимикробное действие ?-лизинов
крови сельскохозяйственных животных и человека . . . . . . . . . .
94
99
103
БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ОХОТОВОДСТВА
Демина Т.С., Немцова Т.С., Новиков Б.В. О технологии разведения росомахи в
неволе . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
107
КРАТКИЕ СООБЩЕНИЯ
Колтун Г.Г. Воспроизводительная способность норок при использовании в рационе настоя из лимонника китайского . . . . . . . . . . . . . . .
111
ИСТОРИЯ МИРОВОЙ НАУКИ
Глазко В.И. Чарльз Дарвин и его книга столетий
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
113
ЮБИЛЕЙНЫЕ ДАТЫ
70 лет академику Владимиру Ивановичу Фисинину . . . . . . . . . .
122
К 70-летию профессора В.В. Ермакова (академик РАСХН Л.К. Эрнст, академик
РАН М.А. Федонкин, академик РАСХН В.Т. Самохин) . . . . . . .
124
Новые книги
10, 26, 72
Научные собрания
53, 88, 106
127
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
AGRICUTURAL BIOLOGY, 2009, № 6
CONTENTS
Erokhin A.S., Dunin M.I. Use of semen divided on sex in practical cattle breeding (review) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Kazakov A.V., Orlov B.N., Churmasov A.V. Biological role of electromagnetic radiation
of optical and radio-frequency ranges . . . . . . . . . . . . . . .
Fertikov V.I., Tikhonov A.N., Khripunov E.M. e.a. On the occasion of formation of bacteria of Listeria genus in epoch of late pleistocene: the facts and hypothesis .
Bagirov V.A., Klenovitskii P.M., Nasibov Sh.N. e.a. Rational use of genetic resources and
hybridization in goat breeding . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Stolpovskii Yu.A., Shimiit L.V., Kol N.V. e.a. Analysis of genetic variability and phylogenetic relations in populations of tuvinian short-fat-tailed sheep with ISSR-markers
usage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Volkova N.A., Tomgorova E.K., Bagirov V.A. e.a. Effective transformation of chicken
cells in vitro and in vivo by gene construction on the basis of retroviral vectors .
Skotnikova T.A., Tokarik E.F., Samuilenko A.Ya. Methods of membrane division of virus
containing suspension during production of vaccine against bird diseases . . .
Grishchuk S.V. Catalase activity in piglets blood in connection with physiological state
on the background of various content of A and E vitamins in rations . . . . . .
Maistrov V.I., Shevelev N.S., Trubitsina T.P. About development of noncompensated
destructive stress in piglets and antioxidant effect of selenopyran . . . . . .
Sergina S.N., Il?ina T.N., Ilyukha V.A. e.a. Features of antioxidant system functioning
in carnivorous mammals under the influence of sodium selenite . . . . . .
Krapivina E.V., Ignatenko M.V., Ivanov D.V. e.a. Natural resistance in heifers after feeding by usual topinambour and with selenium . . . . . . . . . . . . .
Buslovskaya L.K., Kovtunenko A.Yu. Characteristic of adaptive reactions in hens to different frequency vibration and transportation . . . . . . . . . . . . .
Gladkov E.A. Biotechnological methods for isolation the plants possessing complex
stability to heavy metals and salinization . . . . . . . . . . . . . .
Gavrilova O.P., Gagkaeva T.Yu., Burkin A.A. e.a. Mycological infection by Fusarium
strains and mycotoxins contamination of oats and barley grain in the north of
Nonchernozem?e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Retskii M.I., Shabunin S.V., Zolotarev A.I. e.a. Dynamics of biochemical parameters of
blood in newborn calves at the first week of their life . . . . . . . . . .
Islamov R.R., Khaertdinov R.R. Peculiarities of protein content of colostrums and milk
in cattle and pig . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Sarukhanov V.Ya., Isamov N.N., Tsarin P.G. Antimicrobial action of ?-lysines in blood of
agricultural animals and human . . . . . . . . . . . . . . . . .
Demina T.S., Nemtsova T.S., Novikov B.V. Basis of technology of glutton breeding in
the conditions of zoo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Koltun G.G. Reproductive capacity in mink during use of Schisandra chinensis extract in
their ration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3
11
18
27
34
44
49
54
60
66
73
80
85
89
94
99
103
107
111
ОАО «АГЕНТСТВО ПО РАСПРОСТРАНЕНИЮ
ЗАРУБЕЖНЫХ ИЗДАНИЙ»
Создано 1 октября 1963 года с целью дальнейшего улучшения дела распространения зарубежных газет и журналов и повышения качества операций, связанных с экспортом советской
печати за границу.
Агентство осуществляет доставку и экспедирование печатной продукции по разным системам
распространения по России, странам СНГ и дальнего зарубежья c любого срока с соблюдением всех таможенных формальностей.
НАШ АДРЕС:
107996 г. Москва, ГСП, И-110
Протопоповский переулок
дом 19, корпус 17
128
Тел.: (495) 680-89-87, (495) 680-90-88
Факс: (495) 631-62-55
E-mail: [email protected], www.arzi.ru
И. Вавилов отметил, что порядок признаков в радикале близких таксонов может меняться: «стекловидность зерна», обычно широко варьирующая, оказалась константной для персидской пшеницы. Для одних рас пшеницы окраска колоса и стебля может быть константной,
для других ? варьирующей. Часто такая изменчивость носит хорошо выраженный клинальный
характер (например, высота соломины увеличивается у разных рас к северу и по мере поднятия в
горы) (Н.И. Вавилов, 1967). Генетической основой радикала служит общий пул гомологичных генов и общее сходство онтогенетического пути от гена до признака. Вавиловский радикал опирался не только на совокупность генов, но и на связи между ними, а для варьирующих признаков ?
на состояние критических параметров внешней и внутренней среды. Параллелизм может затрагивать любой из этих уровней. С игнорированием системного подхода связаны многие неудачные
попытки сопоставить молекулярно-генетические ряды с гомологическими рядами морфологических признаков. Ценность подхода Н.И. Вавилова в том, что уникальное сочетание константных
и варьирующих признаков «физиономически» характеризует вид, причем в отличие от современных концепций вида константные и варьирующие (интересовавшие Ч. Дарвина) признаки
одинаково важны, а репродуктивная изоляция (если она есть) ? один из признаков в радикале
(Н.И. Вавилов, 1931). Формирование радикала вида в эволюции Н.И. Вавилов объяснял через
взаимодействие генетической составляющей дарвиновской неопределенной изменчивости предковой популяции с разнообразием контрастных физико-географических факторов внешней среды
в пределах небольшого ареала. Этому удовлетворяли центры происхождения культурных растений, приуроченные к гористым районам с пересеченной местностью и разнообразными, часто
контрастными погодно-климатическими характеристиками. В таких условиях вся имеющаяся изменчивость небольших, редко взаимодействующих популяций-полуизолятов имела наилучший
шанс проявиться и быть закрепленной отбором. А.Н. Колмогоров (1935) строго аналитически показал, что наибольшая скорость накопления изменчивости характерна именно для совокупности
популяций-полуизолятов, у которых из первоначального полиморфизма выделялась левая, константная часть радикала. В этом случае его правая часть ? либо незавершенный эволюционный
процесс, либо признаки, полиморфизм которых выгоден (или безразличен) виду (системе популяций, или линнеону) в целом (Н.И. Вавилов, 1931; С.В. Мейен, 1978).
Н.И. Вавилову не дали завершить разработку классификации признаков злаков по
степени константности проявления, он погиб от голода в саратовской тюрьме, но то, что
предложенное им может быть методом эволюционной классификации, несомненно. Признаки объединяются функционально или по общности положения. В современной терминологии сходство морфологических признаков должно отражать, по Н.А. Колчанову, сходство не
отдельных генов, а генных сетей ? функциональных групп координированно экспрессирующихся генов (Н.А. Колчанов и др., 2000). Морфологические признаки, представляя собой конечный результат онтогенетического процесса, хорошо типируются. Визуализация генных сетей
менее очевидна ? в разное время один и тот же ген может относиться к разным кассетам (генным сетям), а изменение исходных параметров влияет на режим их функционирования. Таким
образом, с фенотипическими гомологичными рядами логичнее сопоставлять не сами генные
сети, а их состояния в тот или иной момент онтогенеза. Закон гомологических рядов, как мы
видим, дает ключ к пониманию самых разных феноменов в биологии, например формирования
механизмов наследственной изменчивости, в том числе при одомашнивании. Ясно, почему Ч.
Дарвин придавал огромное значение анализу параллельной изменчивости, возникшей в процессе доместикации.
Благодаря работам С.С. Четверикова и Н.И. Вавилова генетики и дарвинисты впервые заговорили на одном языке.
Вслед за созданием С.С. Четвериковым экспериментальной генетики популяций возникает теоретическая популяционная генетика. Ф.Г. Добржанский, тесно связанный с Россией, знакомит западных ученых с работами советской школы популяционных генетиков. В начале 1930-х
годов Р.А. Фишер и С. Райт, а в нашей стране Н.П. Дубинин и Д.Д. Ромашов в Институте биологии развития начали изучение роли случайных процессов в эволюции. Д.Д. Ромашов привлек к
этой работе друга детства А.Н. Колмогорова и математика А.А. Ляпунова (В.В. Бабков, 1985). Независимо от С. Райта Н.П. Дубинин и Д.Д. Ромашов показали, что в малых популяциях происходят явления, получившие название генетико-автоматических процессов. В дальнейшем в мировой (в том числе русскоязычной) литературе все же закрепился термин С. Райта (дрейф
генов). Соединением генетики и дарвинизма стала синтетическая теория эволюции, а биология
впервые за свою историю превратилась в точную науку.
Отдельного внимания в связи с историей создания и развития теории Ч. Дарвина о про-
119
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
исхождении видов заслуживает тема доместикации. Одомашнивание, ослабившее в определенной
степени зависимость человека от внешней среды, было первым (и глобальным) этапом формирования и развития. Поэтому происхождение домашних животных и культурных растений ? тысячелетняя глава эволюционной биологии. Однако до сих пор основными вопросами остаются поиск факторов происхождения, определение мест введения животных и растений в культуру (J.
Diamond, 2002), а также проблемы скорости и вектора доместикации. Из исследований животноводов Ч. Дарвин извлек ряд ценных положений (например, об индивидуальности каждого члена
стада), а результаты селекционеров стимулировали формирование его популяционного мышления. В брошюрах по разведению животных действие искусственного отбора сравнивали с гибелью
в природе. Основанное на этом принципе усовершенствование пород английские животноводы
называли «selection» (отбор). Российские животноводы из Петровской сельскохозяйственной академии относились к дарвиновскому учению с большим вниманием. П.Н. Кулешов в 1890 году
намечает направления развития отечественного тонкорунного овцеводства в книге «Научные и
практические основания подбора племенных животных в овцеводстве», первые три главы которой
посвящены дарвиновскому пониманию проблемы наследственности и изменчивости. Дарвиновское положение о коррелятивной изменчивости, когда «? человек, отбирая и накапливая какуюнибудь особенность строения, почти наверняка будет неумышленно изменять и другие части организма на основании таинственных законов корреляции», активно разрабатывали Е.А. Богданов
(автор фундаментального труда «Происхождение домашних животных»), М.Ф. Иванов (им получены асканийская порода овец и украинская степная белая порода свиней), крупнейший генетикселекционер Б.Н. Васин, создавший вместе с Е.Т. Васиной-Поповой коричневый и золотистый
тип каракуля, преподаватель курса зоотехнии в Ивановском сельскохозяйственном институте
профессор А.И. Панин, который объяснял дарвиновское положение о корреляции признаков при
селекции как плейотропным действием, так и сцеплением генов. И.И. Шмальгаузен, рассматривая организм как целое в индивидуальном и историческом развитии, указывал на эффекты дезинтеграции, или распад корреляционных систем, в процессе доместикации. При этом первым проявлением доместикационного синдрома служит фенотипическое проявление всевозможных мутаций. И.И. Шмальгаузен (1968) предположил, что уменьшение степени варьирования может происходить за счет стабилизации онтогенетического пути формирования одной из возможных модификаций. Отбор на устойчивость ее фенотипического проявления должен привести к фиксации различных, необязательно гомологичных, мутаций. М.М. Камшилов на дрозофиле смоделировал этот
процесс, а также показал влияние межгенных взаимодействий на амплитуду модификаций.
Мутации, не имеющие летального эффекта, способны, тем не менее, вызывать нарушения корреляционной системы. Как правило, у мутантов диких животных жизнеспособность
снижена, что свидетельствует об изменении корреляций вплоть до полного их разрыва. У домашних многие мутанты выживают, и более того, их сознательно распространяют как особей,
признакам которых придается значение породных (например, платиновые лисы или алеутские
норки). Для домашних животных характерно разнообразие окрасок и изменения характеристик
роста волосяного покрова, приводящее к курчавости, длинношерстности или потере шерсти
(мутации «ню», известные у собак, кошек, овец, коз, лошадей, кроликов, морских свинок,
мышей). У курдючных овец нормальная корреляция между частями хвоста и туловищем разрушается, в то же время устанавливается новая ? между скелетом хвоста и адипогенной тканью,
которая развивается за счет скелетогенной (С.Н. Боголюбский, 1959). На основе установления
корреляций в процессе доместикации животных изменяется экспрессивность и пенетрантность
многих генов, мутации эволюционируют по степени проявления. Доместикация также осуществляется по механизму неотении. Примером служат важнейший из хлебных злаков ? пшеница, одомашненные формы которой характеризуются наследственно закрепленной остановкой
онтогенеза на одной из поздних фаз. Так, у голозерных видов образование отделительного слоя
в сочленениях колосового стержня прекращается в самом начале, что обеспечивает неосыпаемость колоса, а слабая суберинизация клеточных оболочек дерматогена колосковых чешуи способствует легкому вымолоту зерновок (Н.П. Гончаров, Е.Я. Кондратенко, 2008). Неотенические
эффекты выражены у наиболее доместицированного вида ? Homo sapiens: в 1926 году Л. Больк
впервые указал, что человек по ряду признаков сходен с детенышами человекообразных обезьян, в частности шимпанзе (слабо выступающие вперед кости лицевого черепа, тонкие кости
черепа, отсутствие надглазничных валиков, небольшие челюсти, слабо развитый волосяной покров и т.д.). По его мнению, неотения была морфогенетическим механизмом быстрого становления прямохождения, формирования крупного мозга, подвижной руки и т.д. Закономерностям онтогенеза тела подчиняется и онтогенез человеческого поведения.
Синтетическая теория эволюции представляет собой труд ученых, соединивших данные
многих областей знания. Само выражение «синтетическая теория эволюции» берет начало от замечательной книги выдающегося английского биолога Дж.С. Хаксли «Эволюция. Современный
синтез» («Evolution: The modern synthesis»), впервые опубликованной в Англии в 1942 году. Различия во взглядах на роль отбора в эволюции, адаптивных и неадаптивных факторов приводят к
жестоким дискуссиям. В отношении молекулярного разнообразия живых организмов по структуре хромосом, организации ДНК и эволюции геномов сначала считалось, что если ДНК ? вместилище генов, или «самая главная молекула», то все эволюционно закрепившиеся ней изменения не случайны, а напрямую связаны с отбором и адаптацией. Однако обнаружился С-парадокс
(величина С ? число нуклеотидных пар в гаплоидном наборе хромосом): оказалось, что у близких видов количество ДНК часто различается в несколько раз, хотя число генов у них, несомнен-
120
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
но, сходно. На уровне клетки обнаружены удивительные системы самоподдержания и репарации
ДНК, механизмы «естественной генетической инженерии», контрольные пропускные точки
(check points) деления, определяющие прерывание этого процесса при появлении повреждений.
Наследственная система способна нейтрализовать или делать функционально полезными случайно возникающие мутационные изменения генов и хромосом. Клетка может целенаправленно реконструировать геном в зависимости от ее физиологии, «одомашнивать взбесившиеся» эгоистичные сегменты, подавляя их репликацию и транскрипцию. Наконец, клетка может впускать в свой
геном посторонние блоки ДНК (вплоть до образования симбиотических ассоциаций).
Эволюционный процесс оказался многограннее, чем представлялось Ч. Дарвину, а
оба основных инструмента эволюции (наследственная изменчивость как формирующий механизм, естественный отбор ? как регулирующий) и формы их взаимодействий ? сложнее.
Нет сомнений, что теория эволюции вызвала всплеск исследований в разных областях, задав
их направленность на сотни лет вперед. Все явления природы стали рассматриваться в контексте динамического эволюционного процесса. Даже при исследовании Вселенной мы говорим об эволюции галактик. У исследователей до сих пор масса вопросов относительно теории эволюции, многие считают ее несовершенной. Таких научных теорий, к которым общество относится столь же эмоционально, как к теории эволюции, мало. Она была воспринята
болезненно теми, кто относился к ней как к описанию их личной истории. Не оставляя места антропоцентризму, она «унизила» многих ? понимание, что предки примитивнее нас, а
мы не венец творения, разочаровывает... И в XXI столетии эволюция тревожат умы человечества. Хотя представления о Большом взрыве опровергают библейский вариант сотворении
Вселенной, никто не бойкотирует научные заведения, в которых эта теория преподается, но
многие до сих пор выступают за запрещение упоминания о Ч. Дарвине в школах. Теория
эволюции оказалась грандиознее своего автора, пережила его и продолжает развиваться самостоятельно уже без него. Она сделала то, что делают все великие теории ? вдохновила
ученых, а главное, открыла новые научные направления с собственными методами и объектами исследований.
ЛИТЕРАТУРА
Б а б к о в В.В. Московская школа эволюционной генетики (монография) /Под ред. Д.К. Беляева. М.,
1985.
Б а л а н о в с к а я Е.В., Б а л а н о в с к и й О.П. Русский генофонд на Русской равнине. М., 2007.
Б а л а н о в с к а я Е.В., Б а л а н о в с к и й О.П. Русский генофонд: свидетельства «очевидцев». Наука
в России, 2007, 2: 54-63.
Б о г о л ю б с к и й С.Н. Происхождение и преобразование домашних животных. М., 1959.
В о р о н ц о в Н.Н. Развитие эволюционных идей в биологии. М., 1999.
Г а й с и н о в и ч А.Е. Зарождение и развитие генетики. М., 1988.
Г а л л Я.М. Борьба за существование как фактор эволюции. Л., 1976.
Г а л л Я.М. Формирование эволюционной теории Дарвина. СПб, 2007.
Г о л у б о в с к и й М.Д. Век генетики: эволюция идей и понятий. СПб, 2000.
Г о н ч а р о в Н.П., К о н д р а т е н к о Е.Я. Происхождение, доместикация и эволюция пшениц. Вест.
ВОГиС, 2008, 12(1/2): 159-179.
Д а р в и н Ч. Воспоминания о развитии моего ума и характера: Автобиография. Собр. соч. в 9 томах. Т. 9 /Под.
ред. В.Н. Сукачева. М.-Л., 1959: 166-242.
Д а р в и н Ч. Записная книжка о трансмутации видов. Собр. соч. в 9 томах. Т. 9 /Под. ред. В.Н. Сукачева. М.-Л., 1959: 90-127.
Д а р в и н Ч. Происхождение видов путем естественного отбора, или сохранение благоприятных рас в
борьбе за жизнь. Пер. с 6-го изд. (Лондон, 1872) /Под ред. А.Л. Тахтаджяна. СПб, 1991.
Д о у к и н з Р. Эгоистичный ген. М., 1993.
И в а н о в В.В. Наука о человеке. Введение в современную антропологию. М., 2004.
Л ю б и щ е в А.А. Уроки истории науки. СПб, 2000.
C у с л о в В.В., К о л ч а н о в Н.А. Дарвиновская эволюция и регуляторные генетические системы
Вест. ВОГиС, 2009, 13(2): 410-439.
A m m e r m a n A.J., C a v a l l i - S f o r z a L.L. Neolithic transition and the genetics of populations in
Europe. Princeton. N.J., Princeton Univ. Press, 1984.
B a l a n o v s k y O., R o o t s i S., P s h e n i c h n o v A. e.a. Two sources of the Russian patrilineal heritage in their Eurasian context. Amer. J. Hum. Genet., 2008, 82(1): 236-250.
B e h a r D.M., V i l l e m s R., S o o d y a l l H. e.a. The dawn of human matrilineal diversity. Amer. J.
Hum. Genet., 2008, 82(5): 1130-1140.
D i a m o n d J. Evolution, consequences and futur
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
43
Размер файла
2 841 Кб
Теги
2860
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа