|
Українська академія аграрних наук
Інститут тваринництва
Остапенко Ліна Миколаївна
УДК 638.2.003.13:638.252
Нові прийоми підвищення життєздатності і продуктивності шовковичного шовкопряда в процесі розведення
06.02.01 – розведення та селекція тварин
Автореферат
дисертації на здобуття наукового ступеня
кандидата сільськогосподарських наук
Харків–2003
Дисертацією є рукопис
Робота виконана в Інституті шовківництва Української академії аграрних наук
Наукові керівники: доктор біологічних наук, професор
Злотін Олександр Зіновійович,
Інститут шовківництва УААН,
головний науковий співробітник лабораторії
технології промислового виробництва коконів та грени
Офіційні опоненти: доктор сільськогосподарських наук, професор
головний науковий співробітник
Медведєв В’ячеслав Олександрович
Інститут тваринництва УААН
доктор сільськогосподарських наук,
старший науковий співробітник
Пилипенко Борис Феодосійович,
пенсіонер
Провідна установа: Інститут розведення і генетики тварин УААН, відділ
відтворення (Київська обл., Бориспільський р-н,
с. Чубинське)
Захист відбудеться 15 квітня 2003 р. о 1000 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 65.356.01 Інституту тваринництва УААН за адресою: 62404, п/в Кулинині Харківського району Харківської області
З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Інституту тваринництва УААН
Автореферат розісланий 15 березня 2003 р.
Вчений секретар
спеціалізованої вченої ради ТКАЧОВА І.В.
ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ
Актуальність роботи. Завдання підвищення життєздатності і продуктивності шовковичного шовкопряда в останні роки вийшли на перший план як для племінного, так і промислового шовківництва України.
Пов`язано це, перш за все, з тим, що нові високошовконосні породи і гібриди виявилися менш життєздатними порівняно зі старими, у зв`язку з надзвичайно високою продуктивністю шовку, що неминуче призводить до ослаблення організму шовкопряда (Злотін, 1979, 1989, 1995, 2000; Chavancy, 1992).
Іншим фактором, який зумовлює зниження життєздатності шовковичного шовкопряда на вигодівлях в Україні, є погіршення екологічних умов і високий антропогенний тиск на біогеоценози (Злотін, 1998, 2000; Маркіна, Злотін, Головко, 2001).
Звідси – актуальність подальшої розробки високоефективних прийомів підвищення життєздатності і продуктивності шовкопряда на всіх етапах розведення (Злотін, 1982, 1989; Злотін, Головко, 1993; Петрова, 2000, 2001; Маркіна, Злотін, Головко, 2001).
Зв`язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота проводилася відповідно до науково-технічної програми “Шовківництво” “Розробити ефективні технології виробництва шовкової сировини на основі високопродуктивних нових порід і гібридів шовковичного шовкопряда та сортів шовковиці”, реєстраційний номер 0101U001891 (1998-2001 р.).
Мета і завдання досліджень. Розробити нові прийоми підвищення життєздатності племінного матеріалу шовковичного шовкопряда у фазах гусениці і лялечки, які базуються на особливостях біології онтогенезу (характеру прояву таксисів гусениць, урахуванні параметрів коконів-самок), а також функції цих фаз розвитку в життєвому циклі шовковичного шовкопряда.
Для досягнення мети були поставлені такі завдання:
- Розробити прийоми добору високожиттєздатних і продуктивних гусениць шовковичного шовкопряда за інтенсивністю їх реакції хемотаксису.
- Розробити експрес-метод оцінки кормової якості кандидатів у сорти шовковиці за інтенсивністю реакції хемотаксису гусениць-“мурашів” шовкопряда на запах листя сорту.
- Розробити комплексний експрес-метод прогнозування життєздатності і продуктивності гібридів шовковичного шовкопряда у фазах гусениць-“мурашів” і лялечок під час проведення станційних випробувань.
Об’єкт досліджень – оптимізація та прогнозування життєздатності і продуктивності шовковичного шовкопряда у фазах гусениці та лялечки.
Предмет досліджень – розробка прийомів відбору високожиттєздатних гусениць за реакцією хемотаксису і прогнозування продуктивності культур шовкопряда за масою коконів-самок.
Методи досліджень – прийняті лабораторні методи експерименту з шовковичним шовкопрядом і статистична обробка отриманих результатів: добору гусениць-“мурашів” за максимальною інтенсивністю реакції хемотаксису, селекції шовкопряда за цією ознакою впродовж п`яти поколінь, визначенням резистентності шовковичного шовкопряда щодо штучного зараження вірусом ядерного поліедрозу залежно від способу відбору на вигодівлю.
Оцінка кормової цінності сортів шовковиці за інтенсивністю реакції хемотаксису гусениць-“мурашів” на сигнал запаху листя відповідного сорту.
Прогнозування життєздатності і продуктивності гібридів шовковичного шовкопряда за реакцією гусениць-“мурашів” на сигнал запаху листя і за кількістю важких коконів-самок у партіях.
Наукова новизна одержаних результатів. Уперше в результаті аналізу механізмів прояву реакції хемотаксису в гусениць-“мурашів” шовковичного шовкопряда як складової частини реакції трофотаксису, виходячи з її функціональної ролі в житті виду, було обгрунтовано та експериментально доведено існування прямої залежності між інтенсивністю реакції хемотаксису гусениць-“мурашів” і їх життєздатністю, продуктивністю та стійкістю до зараження вірусом ядерного поліедрозу.
Уперше експериментально доведено існування внутрішньопородних відмінностей у ступені чутливості гусениць шовковичного шовкопряда до запаху листя шовковиці і високу ефективність внутрішньопородної селекції за даною ознакою.
Виходячи з особливостей механізму вибору гусеницями шовковичного шовкопряда корму, якому вони віддають перевагу, вперше експериментально встановлено існування прямої залежності між інтенсивністю реакції хемотаксису гусениць-“мурашів” на запах листя шовковиці певного сорту і його харчовою цінністю для гусениць при кормовипробуванні.
Уперше запропоновано два тест-методи паралельної оцінки гібридів шовковичного шовкопряда при їх станційних випробуваннях, що дають змогу одночасно прогнозувати їх життєздатність (за інтенсивністю реакції хемотаксису гусениць-“мурашів”) і продуктивність (за кількістю важких коконів-самок).
Практична цінність роботи в тому, що вперше запропоновано новий спосіб відбору високожиттєздатних і продуктивних, з підвищеною стійкістю до зараження ядерним поліедрозом, гусениць шовковичного шовкопряда за інтенсивністю їх реакції хемотаксису на ослаблений сигнал запаху листя шовковиці.
Запропоновано експрес-метод оцінки кормової якості листя шовковиці кандидатів у сорти за інтенсивністю реакції хемотаксису гусениць на запах листя.
Рекомендовано комплексний експрес-метод прогнозування життєздатності і продуктивності гібридів шовковичного шовкопряда при їх станційних випробуваннях, що базується на врахуванні інтенсивності реакції хемотаксису гусениць гібриду і кількості важких коконів-самок (що на 0,2 г і більше перевищують середню вагу коконів-самок).
Результати досліджень перевірені у виробничих умовах на базі Інституту шовківництва УААН та в племінному цеху Миргородського гренажного заводу Полтавської області.
Особистий внесок дисертанта. Робота є самостійним дослідженням автора. Планування і проведення досліджень, вигодівля порід шовковичного шовкопряда, математична обробка отриманих даних, підготовка матеріалів до публікації, формулювання основних висновків роботи і рекомендацій виконані повністю автором, окрім розділу “Експрес-методи прогнозування життєздатності і продуктивності гібридів шовковичного шовкопряда, які знаходяться на стадії випробування”, який виконано у співавторстві.
У публікаціях, написаних у співавторстві, автору належить експериментальне і, частково, теоретичне обгрунтування роботи.
Апробація результатів дисертації. Матеріали дисертації були представлені на щорічних засіданнях Ученої ради Інституту шовківництва УААН (Мерефа, 1999–2001), на засіданнях Харківського відділення Українського ентомологічного товариства (Харків, 2000), на Республіканській ентомологічній конференції, присвяченій 50-й річниці заснування Українського ентомологічного товариства (Ніжин, 19–23 серпня 2000 р.), на Всеукраїнській науковій конференції молодих учених “Агроекологія як основа стабільності сільського господарства” (Харків, 11–13 жовтня 2000 р.), на III регіональному семінарі молодих учених і студентів “Проблеми хімічної екології рослин” (Харків, 4 квітня 2001 р.), на конференції молодих учених “Современные проблемы генетики, биотехнологии и селекции” (Харків, 2–7 липня 2001 р.), на Міжнародній науковій конференції “Нові методи досліджень у тваринництві” (Харків, 31 жовтня – 1 листопада 2001 р.).
Публікації. За темою дисертації опубліковано 7 праць, з них 2 – тези, 5 – у фахових журналах.
Структура та обсяг дисертації. Дисертація складається зі вступу, 3 розділів, висновків і рекомендацій виробництву, списку літератури. Текст дисертації викладено на 114 сторінках друкованого тексту, таблиць 20 (на 20 сторінках). Список літературних джерел включає 253 найменування, з яких 52 зарубіжних авторів.
ЗМІСТ РОБОТИ
Сучасний стан питання підвищення життєздатності і продуктивності шовковичного шовкопряда при племінному розведенні
Розглянуто літературні дані з сучасного стану проблеми підвищення життєздатності і продуктивності шовковичного шовкопряда при племінному розведенні. Аналіз проблеми свідчить, що, незважаючи на відносно велику кількість існуючих прийомів оптимізації шовкопряда за життєздатністю і продуктивністю, зовсім не розроблені прийоми оптимізації культури шовкопряда, які б базувалися на врахуванні особливостей прояву різних таксисів шовкопряда, особливо хемотаксису. Не вивчені питання можливості використання реакції хемотаксису як складової частини реакції трофотаксису для оцінки кормової цінності сортів шовковиці.
Недостатньо вивчені питання прогнозування життєздатності і продуктивності шовковичного шовкопряда на стадії лялечки.
Ці питання і визначили мету і коло завдань наших досліджень.
МАТЕРІАЛИ ТА МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕНЬ
У роботі використовували моновольтинні породи та гібриди шовковичного шовкопряда, районовані в Україні: Білококонна 1 поліпшена (Б-1пол.), Білококонна 2 поліпшена (Б-2пол.), Мерефа 6 (Мер.-6) і Мерефа 7 (Мер.-7), а також гібриди селекції Інституту шовківництва УААН Укр.-21xМер.-8, Укр.-20хУкр.-19 та їх зворотні комбінації.
Досліди проводили впродовж трьох років (1999–2001) у весняну і літню вигодівлі на оптимальному фоні для порід, а також при оптимальному та песимальному агрофонах – при випробуванні гібридів.
Інкубацію грени, вигодівлю гусениць, папільонаж, а також зберігання грени в період літньо-осіннього спокою і зимівлі виконували за стандартною методикою розведення шовковичного шовкопряда (Головко, Злотін, Кириченко, 1992).
Життєздатність (Ж) гусениць визначали за співвідношенням вихідної кількості гусениць, узятих на вигодівлю, до кількості отриманих здорових лялечок:
 ,
де ЗК – кількість здорових лялечок, шт.;
Лвих – вихідна кількість гусениць, узятих у досліді, шт.
Вихідну кількість особин, узятих на вигодівлю, знаходили ваговим методом узяття гусениць з паралельною фіксацією наважок спиртом і їх підрахунком. Розбіжність у кількості гусениць між наважками становила 1–2, що свідчить про високу точність.
Урожай коконів (Ук) – масу сирих (живих) коконів, кг, одержаних у результаті вигодівель шовковичного шовкопряда, – підраховували за формулою:
 ,
де В – вага зібраних коконів у повторності, кг;
А – вага гусениць у повторності, г.
Кількість сортових коконів визначали за результатами сортування, відповідно до ГОСТу 3707–55 (дія ГОСТу пролонгована в Україні).
Загальну життєздатність культури шовковичного шовкопряда і перспективний ріст чисельності – за формулами (Злотин, Чепурная, 1994).
Інтенсивність реакції хемотаксису гусениць-“мурашів” визначали за кількістю гусениць, що перейшли на привабливу поверхню стандартної площі за певний час.
Вигодівлю гусениць проводили згідно з існуючими рекомендаціями для умов України (Злотін, Плугару, 1989).
Особливості методики виконання окремих дослідів наведені у відповідних розділах.
Облік експериментальних даних здійснювали відповідно до прийнятих методик (Злотін, 1989), математичну обробку результатів – прийнятими в біології методами (Урбах, 1963; Лакін, 1990).
Розрахунки проведені на мікрокалькуляторі “Электроника МК-71” і з допомогою комп’ютера з процесором Intel Celeron-366 (“Статистична програма” Mikrosoft Excel-97).
РЕЗУЛЬТАТИ ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНИХ ДОСЛІДЖЕНЬ
Добір високожиттєздатних і продуктивних гусениць шовковичного шовкопряда за інтенсивністю реакції хемотаксису
У шовківництві, на жаль, зовсім не використовуються прийоми добору, які базувалися б на врахуванні особливостей прояву тропізмів і таксисів у ольфакторній орієнтації гусениць шовковичного шовкопряда, у той час як саме ці таксиси визначають успіх виживання виду в перші години його життя.
Відомо, що гусениця в пошуках кормової рослини за градієнтом концентрації харчового атрактанту може пересуватися лише на декілька сантиметрів від джерела запаху (Kennedy, 1977) завдяки прояву реакції позитивного хемотаксису і тільки на останньому етапі включаються механічні і зорові аналізатори (Шапіро, 1984).
Якщо припустити, що гусениці з вищою чутливістю до запаху листя шовковиці швидше потрапляють до місця живлення, то вони мають вищі шанси вижити і, враховуючи те, що існує пряма залежність між руховою активністю і життєздатністю, повинні бути життєздатнішими і, можливо, продуктивнішими.
Для того, щоб відібрати найчутливіших до запаху листя шовковиці гусениць, необхідно ослабити інтенсивність сигналу (запаху листя).
Для цього було змінено характер відбору гусениць на натертий листям шовковиці папір. Його накладали на гусениць зворотним (ненатертим) боком, що ослабляло приваблюючий сигнал. Крім того, було обмежено час переходу гусениць на сигнал, що давало змогу відібрати найчутливіших до запаху листя шовковиці гусениць – тобто тих особин, які мають найбільш інтенсивну реакцію хемотаксису. При цьому ми виходили з припущення, що особини, котрі мають найбільшу чутливість до запаху листя шовковиці, повинні мати більшу життєздатність і, можливо, продуктивність.
У досліди було уключено ще варіант добору гусениць на приваблюючу поверхню (лист, на який на відстані 6–9 см від місця відродження гусениць було нанесено приваблюючі запахом шовковиці смуги – “хемотаксис-матриця”).
Результати вивчення впливу добору гусениць-“мурашів” шовковичного шовкопряда на вигодівлю за інтенсивністю реакції хемотаксису на його біологічні показники наведені в табл.1.
Таблиця 1
Вплив відбору гусениць-“мурашів” шовковичного шовкопряда
на вигодівлю за інтенсивністю реакції хемотаксису на його основні біологічні показники (середнє за 1999–2001 рр.)
* – Р<0,05; ** – Р<0,01.
Одержані результати свідчать про те, що добір гусениць-“мурашів” за інтенсивністю реакції хемотаксису призводить до вірогідного підвищення їх життєздатності і сортового складу коконів як у весняну, так і в літню вигодівлі. Урожай коконів підвищився лише навесні, у той час як улітку відмічена тенденція до його зниження. Останнє, на нашу думку, зумовлено гіршою якістю листя улітку, ніж навесні, тому при нормованому годуванні більша кількість гусениць, що вижили в цих варіантах, має менші можливості для задоволення своїх потреб у їжі, що призводить до зниження врожаю.
Подальші дослідження показали, що скорочення інтервалу часу для переходу гусені на запах листя з 30 до 15 хв сприяє добору більш життєздатних гусениць, біологічні показники яких на рівні варіанта “матриця”, а технологічність цього прийому значно простіша.
Установлено, що добір гусениць за інтенсивністю реакції хемотаксису позитивно впливає на репродуктивну здатність імаго-самок шовковичного шовкопряда: маси кладки яєць і вихід грени з 1 кг коконів, пущених у папільонаж, зросли на 11,2 %.
Експериментальне підтвердження факту гетерогенності культур шовковичного шовкопряда за інтенсивністю реакції хемотаксису гусениць-“мурашів” до запаху листя шовковиці зумовило доцільність проведення селекції за цією ознакою. Протягом шести поколінь добирали за цією ознакою, і в третьому та шостому поколіннях визначали біологічні показники відібраного біоматеріалу.
У контрольному варіанті протягом шести поколінь добирали гусениць-“мурашів”, користуючись існуючим методом, а при доборі за інтенсивністю реакції хемотаксису – тих, що перейшли на ненатертий бік паперу за 30 хв. Для досліду було закладено 5 ліній, по 10 родин у кожній, з яких для подальшого розведення добирали по одній родині з найвищими показниками інтенсивності реакції хемотаксису гусениць-“мурашів” шовковичного шовкопряда.
Унаслідок добору протягом шести поколінь інтенсивність реакції хемотаксису гусениць-“мурашів” зросла у 2,2 раза порівняно з контролем.
Результати впливу добору за показником інтенсивності реакції хемотаксису на біологічні ознаки шовковичного шовкопряда в третьому і шостому поколіннях наведені в табл.2.
Таблиця 2
Вплив селекції шовковичного шовкопряда на підвищення інтенсивності реакції хемотаксису гусениць-“мурашів” на основні біологічні
та господарсько-цінні ознаки (1999–2001 рр.)
* – Р<0,05; ** – Р<0,01; *** – Р<0,001.
З наведених даних видно, що вже в третьому поколінні добору життєздатність гусениць вірогідно перевищувала цей показник у контролі на 7,8 % (Р<0,05), а в шостому – на 13,1 % (Р<0,01). Вірогідно підвищився й урожай коконів у третьому поколінні – на 0,41, у шостому – на 0,84 кг (Р<0,01).
Таким чином, уперше доведена висока ефективність селекції шовковичного шовкопряда на підвищення інтенсивності реакції хемотаксису гусениць-“мурашів” і позитивний її вплив на життєздатність та продуктивність шовковичного шовкопряда.
Вплив способу добору гусениць шовковичного шовкопряда на стійкість щодо вірусу ядерного поліедрозу
Ураховуючи те, що захворювання шовковичного шовкопряда на ядерний поліедроз завдає величезної шкоди шовківництву України (Кириченко, Головко, Чмутова, 1995), було проведено дослідження з вивчення впливу нового способу добору гусениць-“мурашів” шовкопряда на вигодівлю за інтенсивністю реакції хемотаксису на стійкість їх до зараження вірусом поліедрозу.
У зв’язку з тим, що такі гусениці мають вищу життєздатність, було зроблено припущення, що вони виявляться більш стійкими до інфекції.
З цією метою вивчено основні показники (фактори) резистентності гемолімфи гусениць за різних способів добору на вигодівлю згідно з прийнятою методикою (Злотін, 1989).
У відповідь на зараження вірусом поліедрозу сталися суттєві зміни в складі фагоцитуючих зрілих диференційованих клітин і вмісті фібронектину, але зниження цих показників у варіанті добору гусениць за інтенсивністю реакції хемотаксису було менш значним, ніж у контролі: так, у породи Б-2пол. ця різниця між фагоцитами навесні склала 19,2, улітку – 9,9 %; у Б-1пол. – весною – 14,6, улітку – 7,8 % (Р<0,01). Вірогідні відмінності порівняно з контролем отримано й за вмістом фібронектину. Значення всіх показників (факторів) резистентності і до зараження в цьому варіанті було вищим, ніж у контролі.
Тому слід було очікувати і підвищення фактичної резистентності гусениць на вигодівлях. У дослідах гусениць на другий день четвертого віку заражали вірусом ядерного поліедрозу суспензією поліедрів (25 тис. поліедрів/мл) груповим методом із розрахунку 12 мл суспензії на 50 г листя, яке згодовували в ранкову годівлю 300 гусеницям.
Результати дослідів наведено в табл.3.
З наведених показників видно, що при відборі гусениць-“мурашів” за інтенсивністю реакції хемотаксису їх стійкість щодо зараження вірусом ядерного поліедрозу зростає, і це призводить до зменшення кількості загиблих гусениць та підвищення їх життєздатності.
Спостерігаються породні відмінності в ступені стійкості до вірусу ядерного поліедрозу.
Новий експрес-метод оцінки кормової цінності сортів шовковиці
для шовковичного шовкопряда
Актуальність селекційної роботи по створенню нових високопродуктивних сортів з високою кормовою цінністю не викликає сумніву, бо вони можуть вирішити основне завдання – забезпечити необхідну кількість корму для шовківництва України.
Однак нові сорти за своєю кормовою цінністю дещо поступаються дикій формі Хасак. Біохімічні дослідження основних груп поживних речовин листя шовковиці в більшості випадків не дають змоги виявити кормову цінність і привабливість для гусениць того чи іншого сорту, через те що привабливість листя і ступінь його з`їдання залежать не тільки від кількості і співвідношення основних груп поживних речовин, а й від присутності в листі багатьох речовин вторинного обміну, а також структурних особливостей листової пластинки (Злотін, 1970; Шапиро, 1985). Тому кормову цінність листя шовковиці визначають за результатами кормовипробувальних вигодівель (Головко та ін., 1992).
Таблиця 3
Вплив зараження гусениць шовкопряда вірусом ядерного поліедрозу на їх
загибель залежно від способу добору “мурашів” на вигодівлю (середнє за 1999–2001 рр.)
* – Р<0,05.
** – навесні загибель у контролі була менше 1 %.
| 
