|
УКРАЇНСЬКА АКАДЕМІЯ АГРАРНИХ НАУК
ІНСТИТУТ РОЗВЕДЕННЯ І ГЕНЕТИКИ ТВАРИН
Рубан Сергій Юрійович
УДК 636.22/.28.082.26
Методологія та система селекції
тварин української червоно-рябої
молочної породи
06.02.01 – розведення та селекція тварин
Автореферат
дисертації на здобуття наукового ступеня
доктора сільськогосподарських наук
с. Чубинське Київської області – 1999
Дисертацією є рукопис
Робота виконана в Інституті тваринництва УААН.
Науковий консультант: лауреат Державної премії України в області
науки і техніки 1993 року, доктор сільсько-
господарських наук, академік УААН,
віце-президент УААН Буркат Валерій Петрович
Офіційні опоненти:
доктор сільськогосподарських наук, професор Недава Володимир Юхимович, Національний аграрний університет, професор
кафедри;
доктор сільськогосподарських наук, професор, академік Академії наук вищої школи України Коваленко Віталій Петрович, Херсонський державний аграрний університет, завідувач кафедри;
доктор сільськогосподарських наук Рудик Іван Адамович, Білоцерківський державний аграрний університет, професор кафедри.
Провідна установа: Інститут тваринництва степових районів ім.М.Ф.Іванова
“Асканія-Нова” УААН, Херсонська обл., Чаплинський р-н,
смт Асканія-Нова
Захист відбудеться “ 29 ” вересня 1999 року о 10 годині
на засіданні спеціалізованої вченої Ради Д 27.355.01 Інституту розведення і генетики тварин УААН за адресою: 256319, Київська область, Бориспільський район, с. Чубинське.
З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Інституту розведення і генетики тварин УААН за адресою: 256319, Київська область, Бориспільський район, с. Чубинське, вул. Погребняка – 1.
Автореферат розісланий “ 28 ” серпня 1999 року
Вчений секретар спеціалізованої
вченої ради Мільченко Ю.В.
Загальна характеристика роботи
Вступ. Стабілізація та збільшення виробництва молока і продуктів його переробки повинні базуватися на науково-обгрунтованій системі ведення галузі молочного скотарства. До елементів такої системи відносять: 1) обгрунтування та використання ефективних технологій, механізацію і автоматизацію виробничих процесів; 2) організацію ефективного кормовиробництва та оптимальної годівлі тварин у напрямку зниження витрат; 3) цілеспрямоване застосування і пошук ефективних методів розведення, відтворення і генетичного моніторингу; 4) економічне обгрунтування оптимальних організаційних параметрів високопродуктивного молочного скотарства.
Успіх застосування ефективних методів розведення (третя підсистема) значно залежить від розробки і цілеспрямованого використання оцінок адаптивного і продуктивного потенціалу в молочному скотарстві, що дозволяє вибрати оптимальний варіант селекції, виходячи із стану або можливої зміни інших підсистем.
Актуальність теми. В Україні та за кордоном процес цілеспрямованого ведення галузі молочного скотарства супроводжується використанням кращих генетичних ресурсів як шляхом внутрішньопорідного розведення, так і міжпорідного схрещування (М.В.Зубець, В. В. Борзов, 1981; В.П.Буркат, 1992; Ф. М. Лимар, 1982; Б. Суханек, І. Голда, 1985; П.М. Прохоренко, Ж. Г. Логинов, 1986 та ін.). Успіх такої роботи значно залежить від правильної і чіткої організації підсистеми розведення, відтворення і генетичного моніторингу, де вузловими елементами на наш погляд є: 1) оптимальна організація збору і обробки інформації з використанням персональних комп'ютерів і засобів комунікації; 2) обгрунтування і вибір як обсягу і об'єкту моніторингу, так і моделей статистичного аналізу, на базі яких приймається селекційне рішення; 3) коректна оцінка селекційно-генетичних параметрів для моделювання можливих станів і змін у популяції при прийнятті того або іншого селекційного рішення.
За останній час процес реструктуризації економіки України негативно вплинув на стан практично всіх галузей агропромислового комплексу. В основному це відбулося через відсутність моделювання можливих наслідків за різноманітних умов економічної мотивації. Таке положення стосується і селекційних програм по вдосконаленню основних порід великої рогатої худоби України. Стало очевидним, що стрімке і одностороннє форсування продуктивного потенціалу не призвело, і особливо за останній час, до відчутних результатів. З одного боку, це пояснюється недостатнім розвитком 1, 2 і 3-го елементів вищезазначених підсистем, а з іншого - майже повною відсутністю комплексної оцінки реакції тварин різних генетичних груп на зміну умов зовнішнього середовища. Крім того, в країнах з розвиненим молочним скотарством стали більшу увагу приділяти збереженню здоров`я, збільшенню термінів продуктивного використання корів, що є потужним економічним резервом як окремих стад, так і галузі в цілому (G. Bratt, 1992; A. Meijering, 1984; J. Phillipson, 1976, 1980; J. I. Weller, I. Misztal, D. Gianola, 1988; D. F. Andrus, L. D. McGilliard, 1975).
У зв’язку з цим, нами було виділено четвертий напрям досліджень, пов'язаний з оцінкою зміни господарсько-корисних ознак під дією широкого комплексу негенетичних факторів. Така оцінка здійснюється на основі розроблених генетико-екологічних моделей (М.В. Зубець, В. П. Буркат, С. Ю. Рубан та ін., 1993; В. П. Буркат, С. Ю. Рубан, О. М. Зеленець, В. Є. Никишов та ін., 1994; В. П. Буркат, С. Ю. Рубан, Б. О. Агафонов та ін., 1995).
Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота виконувалась згідно з планом науково-дослідних робіт Інституту тваринництва УААН за період з 1980 року і по теперішній час (1999 р.) по темах: “Розробити і впровадити систему оцінки, добору і підбору тварин української червоно-рябої молочної і айрширської порід, що забезпечить підвищення темпів генетичного прогресу по продуктивних, адаптивних і технологічних ознаках”, “Розробити генетико-екологічні моделі оцінки реалізованого генотипу тварин у молочному скотарстві” (№ держ. реєстрації 0196 UO11388, що входять у завдання 01.02 і Ф01. 04 по координаційному плану).
Мета та задачі досліджень. Основна мета роботи – методологічно обгрунтувати, розробити і впровадити оптимальну систему оцінки, добору і підбору тварин з урахуванням показників адаптивного і продуктивного потенціалу на прикладі створення і подальшого вдосконалення української червоно-рябої молочної породи великої рогатої худоби.
Виходячи з цього, були поставлені наступні задачі:
- провести комплексну оцінку ефективності застосування складного відтворного схрещування в процесі створення української червоно-рябої молочної породи;
- відпрацювати систему збору, опрацювання і передачі інформації на основі персональних комп'ютерів і засобів комунікації для вирішення селекційних завдань;
- оцінити ступінь впливу генетичних і негенетичних факторів на фенотипний прояв широкого комплексу господарсько-корисних ознак у процесі міжпорідного схрещування;
- оцінити генетичні кореляції між ознаками і їх коливання в процесі схрещування для моделювання можливих змін при доборі за надоєм;
- обгрунтувати можливість застосування генетико-екологічних моделей для селекції молочної худоби;
- обгрунтувати схему оцінки середовищної чутливості тварин і вивчити зв'язок цього показника з показниками відтворення і продуктивного довголіття;
- відпрацювати метод оцінки тварин різноманітних генетичних груп з використанням моделі найкращого лінійного незміщеного прогнозу (BLUP);
- відпрацювати стандарт бажаного типу і схему оцінки екстер`єру корів і бугаїв-плідників з використанням лінійної шкали;
- обгрунтувати систему формування генеалогічних груп для наступного відтворення продовжувачів і здійснення ротаційного підбору;
- провести оцінку особливостей розвитку, молочної продуктивності і екстер`єру тварин різних помісних груп, отриманих у процесі міжпорідного схрещування;
- розробити програму великомасштабної селекції по вдосконаленню нової молочної породи.
Наукова новизна одержаних результатів. Теоретично і експериментально обгрунтовано застосування генетико-екологічних моделей для селекції. Вперше доведено можливість оцінки тварин різних генетичних груп за стійкістю до середовищних коливань та зв'язок оцінок середовищної чутливості з показниками відтворення і продуктивного довголіття.
Узагальнено досвід і особливості формування тварин нової вітчизняної молочної породи великої рогатої худоби з використанням кращих світових генетичних ресурсів.
Встановлено особливості формування і стану широкого комплексу продуктивних і технологічних ознак у тварин 18-ти генетичних груп, отриманих у результаті схрещування симентальскої породи ,що покращується бугаями таких порід, як айрширська, монбельярдська і червоно-ряба голштинська.
Вперше з використанням розроблених алгоритмів для персональних комп'ютерів відпрацьовано широкий комплекс методів оцінки особливостей екстер`єру корів і бугаїв-плідників, реалізованого генотипу тварин, племінної цінності з використанням цільової функції, оцінки з урахуванням ступеня тиску добору, племінної цінності з використанням лінійної моделі.
На підставі одержаних результатів запропоновано методологію і систему роботи з новою українською червоно-рябою породою, що направлена на поліпшення комплексу продуктивних, адаптивних і технологічних ознак.
Практичне значення одержаних результатів. Результати роботи було впроваджено або використано в більш ніж 200 господарствах ряду областей України. У цих господарствах створено масив української червоно-рябої молочної породи, що дало ефект в вигляді додаткової продукції, поліпшило технологічні ознаки тварин.
Безпосередньо в 29 господарствах Харківської, Полтавської, Вінницької, Луганської областей відпрацьована система оцінки, добору і підбору худоби, що дозволило за найкоротший період створити тварин південно-східного типу нової породи.
Особистий внесок здобувача. У роботі наведено матеріали, що отримані в результаті проведених автором науково-виробничих дослідів у період з 1980 по 1999 р. Безпосередньо проводилася робота по збору й опрацюванню інформації для потреб селекції при створенні української червоно-рябої молочної породи. За підсумками цієї роботи автором отримано 6 авторських свідоцтв (№235 - “Заводська лінія Дон Жуана 7960”; №211 - “Заводська лінія Хановера 1629391”; №248 - “Заводська лінія Майердел Сайтейшн 1599075”; №13 - “Українська червоно-ряба молочна порода великої рогатої худоби”; №92 – “Південно-східний внутрішньозаводський тип української червоно-рябої молочної породи”; №160 - “Харківський заводський тип”) і 2 патенти (№ (11) 15132А, (51) 5А0135/00 “Пристрій для визначення пружності вим`я” і № (51) 5А01К67/00 “Спосіб відтворення стада”). Автором запропоновано методологію і метод оцінки середовищної чутливості тварин, а також обгрунтовано використання цих оцінок у селекції. В 1993 р. автору спільно з колективом співвиконавців за розробку методів виведення української червоно-рябої молочної породи було присуджено Державну премію України в області науки і техніки.
Апробація результатів дисертації. Матеріали дисертації доповідалися й отримали позитивну оцінку на:
- річних звітних конференціях співробітників Інституту тваринництва УААН (Харків, 1980-1999);
- річних республіканських радах по розведенню молочної худоби і технології молочного скотарства Інституту тваринництва УААН (Харків, 1980 - 1999);
- республіканській науково-виробничій нараді “Стан і завдання по виведенню молочного типу шляхом схрещування симентальської худоби з молочними породами в Україні (Харків, 1984);
- республіканській науково-виробничій конференції “Шляхи інтенсифікації виробництва молока і яловичини в Україні” (Харків, 1985);
- всесоюзній конференції молодих вчених і фахівців “Проблеми виробництва і переробки молока” (Рига, 1990);
- міжнародній конференції молодих вчених і фахівців “Селекційно-біотехнологічні методи використання генетичного потенціалу сільськогосподарських тварин” (Київ, 1994);
- науково-виробничій конференції “Теоретичні і практичні аспекти породоутворювального процесу в молочному і м'ясному скотарстві” (Київ, 1995);
- міжнародній науково-практичній конференції, присвяченій 80-річчю від дня народження члена-кореспондента ВАСГНІЛ Ф. Ф.Ейснера (Харків, 1996);
- міжнародній науково-практичній конференції, присвяченій 125-річчю від дня народження академіка М. Ф. Іванова (Харків, 1996);
- міжнародній науково-практичній конференції, присвяченій 100-річчю від дня народження лауреата Державної премії СРСР, Заслуженого діяча науки України, доктора сільськогосподарських наук, професора О. Ю. Яценка (Харків, 1998);
- 48-ій та 50-ій щорічних конференціях Європейської Асоціації по тваринництву, що відбулись в Австрії (Відень, 1997) та Швейцарії (Цюріх, 1999);
Публікації. Матеріали дисертації опубліковано в дисертації і 72 наукових статтях, що відображають основні положення науково-дослідної роботи.
Структура дисертації. Дисертація включає наступні основні розділи: вступ; стислий огляд умов, що забезпечують високопродуктивне молочне скотарство; методологія і методи оцінки, добору і підбору худоби в процесі виведення української червоно-рябої молочної породи, вибір селекційних ознак; вдосконалення методів оцінки генотипу і племінної цінності тварин; використання генетико-екологічних моделей для селекції молочної худоби; пошук і обгрунтування оптимальних планів селекції і висновки. Обсяг дисертації - 361 с., 22 умов. друкарських аркуші, містить 114 таблиць, 93 малюнки. Список використаних джерел - 355, в тому числі 131 - іноземне.
Матеріал і методика досліджень. Дослідження проводилися у період з 1980 по 1999 рік у 29 господарствах чотирьох областей України, в яких здійснювалася робота по створен-ню внутрішньопорідного типу української червоно-рябої молочної породи (табл. 1).
У роботі по створенню породи ставилося за мету закріплення в помісному потомстві цінних господарсько-корисних ознак, властивих поліпшуваній симентальскій (с) і поліпшувальним айрширській (а), монбельярдській (м), червоно-рябій голштинській (г) породам. Схема схрещування при цьому будувалася на основі комбінаційного або складного відтворного. Різноманітність варіантів схрещування (шість генеалогічних груп, 01 – 06) була продиктована необхідністю пошуку найбільш вдалих поєднань і їхнього розміщення в мережі базових (племінних) і товарних господарств України.
Селекційний процес у господарствах активної і пасивної (товарні стада) частинах популяції, що були залучені до цієї роботи, будувався за стандартною схемою, що складалася з наступних основних елементів: 1) комплексна оцінка і добір корів – матерів бугаїв з наступним цільовим осіменінням, необхідним для відтворення бугаїв перспективних генеалогічних груп; 2) оцінка і добір бугаїв за власною продуктивністю (1-й етап селекції) і за якістю потомства (2-й етап селекції); 3) організація використання оцінених бугаїв-плідників у господарствах активної і пасивної частин популяції відповідно, за схемами індивідуального і групового підбору (3-й етап селекції).
Для збору, зберігання і опрацювання великого обсягу інформації використовувались персональні комп'ютери (ПК) і засоби телекомунікації – Telix –3.12. В обсязі інформаційних баз даних аналізувалися три групи ознак: 1. Продуктивні (надій, вміст жиру і білка в молоці, жива маса). 2. Технологічні (форма і будова вим’я, швидкість молоковиведення, вищий добовий надій). 3. Відтворні і адаптивні (вік першого отелення (ВПО), міжотельний період (МОП), продуктивне довголіття (ПД)).
Для добору і підбору, оцінки племінної цінності тварин та селекційної ситуації в стаді або групі стад, здійснення прогнозу використовувався великий комплекс як стандартних, так і оригінальних методик. Так, для коректної оцінки бугаїв-плідників, або оцінки ефективності схрещування за широким комплексом ознак, використовувалася одна з версій методу BLUP (Best Linear Unbiased Prediction - найкращий лінійний незміщений прогноз), яка в матричній формі вигляд:
y = Xβ + Zu + e,
де y - вектор спостережень (надій, жирність молока і т. д.);
β- невідомий вектор фіксованих ефектів (стадо, рік, сезон, генетична група матері);
X - відома матриця, що відбиває розподіл спостережень по градаціях фіксованих
факторів;
u - невідомий вектор оцінок племінних цінностей;
Z - відома матриця, що відбиває розподіл спостережень по градаціях випадкових
факторів (плідники);
e - вектор випадкових відхилень (помилок).
Для одержання оцінок β та u складається наступна система рівнянь:
У даній моделі племінні цінності тварин розглядаються як випадкові змінні, пов'язані або непов’язані між собою. Зв'язки між племінними цінностями визначаються спорідненістю тварин. Коваріаційна матриця племінних цінностей G в даному випадку дорівнює добутку матриці спорідненості A між тваринами на генетичну дисперсію σ2u. Відповідно, зворотна до неї матриця, включена в систему рівнянь, дорівнює:
G-1=A-1*(1/σ2u).
Загальну схему оцінки ефективності міжпородного схрещування на основі описаної вище моделі подано в табл. 2. Для оцінки бугаїв-плідників використовувалася аналогічна схема, що відрізнялася тільки тим, що оцінка проводилася в рамках одного з етапів схрещування.
Для заключної оцінки ефективності схрещування або використання бугаїв-плідників (в грошовому вираженні), було запропоновано цільову функцію (Ф):
(СКП/ПД)*365 365
Ф = ——————— ЦМ + —— ЦП,
100 МОП
де СКП - надій, скорегований на базисну жирність (3,2%);
ПД - продуктивне довголіття, днів;
ЦМ - вартість 1ц молока базисної жирності, рівна 20 грн.;
МОП - середнє значення міжотельного періоду за весь довічний період лактування,
днів;
ЦП - вартість 1 голови приплоду, рівна 115,6 грн.
Для оцінки характеру реалізації генотипу тварин використовувався показник середовищної чутливості (С. Ю. Рубан, 1988; В. П. Буркат, С. Ю. Рубан, Б. А. Агафонов і ін., 1995).
Показник середовищної чутливості розраховується за формулою:
∑Xlk(Yilk - Yi)
bi = ——————— ,
∑(Xlk - Y)2
де Xlk - відхилення середнього надою по всіх генетичних групах на l-ому місяці лактації
k-го місяця року від загального середнього;
Yilk - надій i-ї генетичної групи на l-ому місяці лактації k-го місяця року;
Yi - надій i-ої генетичної групи по всіх місяцях лактації та року;
Y - середній помісячний надій по всьому комплексу.
Для здійснення прогнозу зміни ознак у наступних ґенераціях при доборі по одному з них використовувалася оцінка корельованої відповіді, що розраховувалася за формулою:
| 
