|
УКРАЇНСЬКА АКАДЕМІЯ АГРАРНИХ НАУК
ІНСТИТУТ РОЗВЕДЕННЯ І ГЕНЕТИКИ ТВАРИН
СУДИКА ВАЛЕРІЙ ВІКТОРОВИЧ
УДК 636.22/28.082.26
ОПТИМІЗАЦІЯ СЕЛЕКЦІЙНОГО ПРОЦЕСУ В ПОПУЛЯЦІЯХ МОЛОЧНОЇ ХУДОБИ
06.02.01 – розведення та селекція тварин
АВТОРЕФЕРАТ
дисертації на здобуття наукового ступеня
кандидата сільськогосподарських наук
с. Чубинське Київської області – 2004
Дисертацією є рукопис
Робота виконана в Білоцерківському державному аграрному університеті Міністерства аграрної політики України
Науковий керівник: доктор сільськогосподарських наук, професор
Рудик Іван Адамович, завідувач кафедри розведення і генетики сільськогосподарських тварин Білоцерківського державного аграрного університету
Офіційні опоненти:
- доктор сільськогосподарських наук, професор Сірацький Йосип Зенонович, завідувач відділу відтворення Інституту розведення і генетики тварин УААН
- кандидат сільськогосподарських наук
Костенко Олександр Іванович, доцент кафедри розведення сільськогосподарських тварин ім. М.А. Кравченка Національного аграрного університету, м. Київ
Провідна установа: Вінницький державний аграрний університет, кафедра
розведення сільськогосподарських тварин і зоогігієни,
Міністерство аграрної політики України, м. Вінниця
Захист відбудеться “ 13 ” жовтня 2004 року о 13 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 27.355.01 Інституту розведення і генетики тварин УААН за адресою: 08321, Київська область, Бориспільський район, с. Чубинське, вул. Погребняка, 1.
З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Інституту розведення і генетики тварин УААН.
Автореферат розісланий “ 10 ” вересня 2004 року
Вчений секретар
спеціалізованої вченої ради Мільченко Ю.В.
Загальна характеристика роботи
Актуальність теми. В XX столітті, особливо в другій половині, досягнутий високий темп генетичного удосконалення всіх видів сільськогосподарських тварин і, зокрема молочного скотарства. Велику роль в цьому відіграли розробка і оптимізація програм великомасштабної селекції (Rendel I., Robertson A., 1950; Басовский Н.З., Кузнецов В.М., 1977, 1982; Пелехатий Н.С., 1982, 1986; Басовский Н.З., Буркат В.П., Власов В.И., Коваленко В.П., 1994; Рудик І.А., 1997) основними критеріями яких є оцінка, добір і використання бугаїв. Перехід на великомасштабні принципи селекції та інтенсивне використання кращих племінних тварин значно підвищило темпи генетичного поліпшення популяцій молочної худоби. В зв’язку з цим є необхідність в розробці методів підвищення ефективності добору і інтенсивності використання плідників, які чинять найбільший вплив на генетичний прогрес популяцій.
Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота була складовою частиною плану науково-дослідних робіт Білоцерківського державного аграрного університету за темою: “Розробка методів підвищення ефективності селекції молочної худоби” на 2001 – 2003 роки (№ держреєстрації 0103U006320).
Мета і завдання дослідження. Мета досліджень полягає в оцінці фактичної системи племінної роботи в популяції чорно-рябої та червоно-рябої худоби Київської області і розробка методів підвищення ефективності селекції молочної худоби з використанням принципів великомасштабної селекції, моделювання і генетико-економічної оптимізації варіантів програми селекції.
Для реалізації мети були поставлені наступні завдання:
–оцінити ефективність фактичної системи селекційно-племінної роботи з популяціями чорно-рябої та червоно-рябої молочної худоби Київської області;
–провести моделювання на ПЕОМ альтернативних варіантів програми селекції;
–виявити основні фактори, які впливають на генетичну і економічну ефективність програми великомасштабної селекції;
–визначити і обґрунтувати оптимальні варіанти селекції для популяцій молочної худоби.
–вивчити ефективність використання бугаїв у особистих господарствах населення Київської області.
Об’єкт досліджень. Бугаї-плідники та корови української чорно-рябої та української червоно-рябої молочної і голштинської порід.
Предмет досліджень. Молочна продуктивність корів, племінна цінність бугаїв-плідників і корів за надоєм, селекційний процес, ефект селекції.
Методи досліджень. У роботі використані генеалогічний, популяційний та загальноприйняті зоотехнічні методи досліджень. При обробці результатів використовувались методи варіаційної статистики із застосуванням ПЕОМ.
Наукова новизна одержаних результатів. Вперше при чистопородному розведенні в процесі консолідації вітчизняних порід вивчена генетико-економічна ефективність селекції популяцій молочної худоби Київщини. На основі моделювання альтернативних варіантів програми селекції з використанням машинної програми “Лідер II” встановлено вплив генетичних та паратипових факторів на темпи генетичного поліпшення популяцій чорно-рябої і червоно-рябої молочної худоби та проведена оптимізація їх селекції.
Доведена залежність ефективності використання в популяції бугаїв-поліпшувачів від точності їх оцінки, тривалості зберігання та використання сперми. Проведена порівняльна характеристика ефективності використання бугаїв у сільськогосподарських підприємствах і особистих господарствах населення.
Практичне значення одержаних результатів. Реалізація оптимальних варіантів програми селекції для популяції молочної худоби Київської області дасть змогу підвищити темпи генетичного прогресу популяції чорно-рябої худоби в 4,2 рази, червоно-рябої – в 3,5 рази в порівнянні з фактичними результатами племінної роботи з популяціями.
Встановлено, що бугаїв голштинської породи доцільно використовувати в стадах з продуктивністю не менше 4000 кг молока на корову в рік.
Особистий внесок здобувача. Автором роботи зібрані первинні дані зоотехнічного обліку бугаїв-плідників та корів, створена комп’ютерна база даних про популяційно-генетичні, селекційні і економічні параметри популяцій чорно-рябої та червоно-рябої молочної худоби області, проведено аналіз результатів фактичної системи племінної роботи популяції молочної худоби Київської області та проведено моделювання більш ніж 400 альтернативних варіантів програми великомасштабної селекції, статистична обробка матеріалів досліджень, аналіз отриманих результатів, оформлення рукопису дисертації.
Апробація результатів дисертації. Результати досліджень за темою дисертаційної роботи доповідались і обговорювались на засіданнях ради зооінженерного факультету та на конференціях молодих вчених і спеціалістів у Білоцерківському державному аграрному університеті в 2001 – 2003 рр., на міжнародній науково-практичній конференції “Перспективи розвитку скотарства у третьому тисячолітті” (Суми, 2001), на міжнародній науково-практичній конференції молодих вчених та спеціалістів “Молоді вчені у вирішенні проблем аграрної науки і практики” (Львів, 2003), на третій міжвузівській науковій конференції аспірантів “Сучасна аграрна наука: напрями досліджень, стан і перспективи” (Вінниця, 2003).
Публікації. Матеріали дисертації висвітлені у 8 наукових статтях, опублікованих у фахових виданнях.
Структура та обсяг роботи. Дисертація складається із вступу, огляду літератури, матеріалів і методики досліджень, результатів досліджень, аналізу і узагальнення результатів досліджень, висновків, пропозицій виробництву, списку використаних джерел літератури. Обсяг дисертації становить 144 сторінки, в тому числі 50 таблиць, 7 рисунків та 2 додатки. Список літератури включає 300 найменувань, в тому числі 56 – іноземні.
МАТЕРІАЛ І МЕТОДИКА ДОСЛІДЖЕНЬ
Дослідження за темою дисертації проведені у 2001 – 2003 роках. Об’єктом досліджень були популяції чорно-рябої та червоно-рябої молочної худоби Київської області. Формування бази даних про селекційні і економічні параметри популяцій (рис. 1) проводилося на основі інформації, отриманої в Головному селекційному центрі України (м. Переяслав-Хмельницький), Київському обласному державному підприємстві з племінної справи у тваринництві (м. Бровари), Білоцерківському дочірньому підприємстві обласного державного підприємства з племінної справи у тваринництві (м. Біла Церква).
Рис. 1. Схема проведення досліджень
Моделювання селекційного процесу та генетико-економічна оптимізація селекційної програми здійснювалась на ПЕОМ РС/АТ за машинною програмою “Лідер–II”, в основу якої покладена методика та математичний алгоритм Н.З. Басовского, В.М. Кузнецова (1977, 1982) у модифікації Н.З. Басовского и соавт. (1994), І.А. Рудика (1997).
Прогноз середньорічного генетичного прогресу в популяціях за надоєм (∆G) проводили за формулою I. Rendel, A. Robertson (1950), доповненої P. Petersen et al. (1974), Н.З. Басовским, В.М. Кузнецовым (1977, 1982), І.А. Рудиком (1997):
Iss + (1-a) • Ipb + Ids + Idd
∆G = ––––––––––––––––––––––––––––– • rq *-Fid • U, (1)
Lss + a•Lyb + (1-a) • Lpb + Lds + Ldd
де ∆G – генетичний прогрес за надоєм;
Iss, Ipb, Ids, Idd – генетична перевага відповідно батьків бугаїв, батьків корів, матерів бугаїв та матерів корів; генетичну перевагу матерів і батьків бугаїв, а також батьків корів визначали за методикою І.А. Рудика (1997).
Lss, Lyb, Lpb, Lds, Ldd – генераційні інтервали відповідно для батьків бугаїв, молодих бугаїв, батьків корів, матерів бугаїв та матерів корів;
(1-а) – частка корів популяції, що осіменяються спермою перевірених за потомством бугаїв;
а – частка корів активної частини популяції, що осіменяються спермою перевірюваних за потомством бугаїв;
rq* – генетична кореляція між продуктивністю корів за першу і наступні лактації;
fid – інбредна депресія в популяції;
U – ступінь реалізації генетичного прогресу за рахунок добору племінних тварин, що тотожний коефіцієнту повторюваності племінної цінності.
Генераційний інтервал для матерів бугаїв та матерів корів визначали за методикою Н.З. Басовского (1983).
Племінну цінність бугаїв-плідників, оцінених в кількох господарствах при різній кількості дочок визначали за формулою Н.З. Басовского и И.А. Рудика (1990).
В основу економічної оцінки програми селекції було покладено методики P. Petersen et al (1974), Н.З. Басовского, В.М. Кузнецова (1977,1982).
Розрахунок прибутку проводився на основі цін на молочну і м’ясну продукцію в 2000 році.
Статистичну обробку матеріалів дослідження проводили за методикою Н.А. Плохинского (1969), Е.К. Меркурьевой (1970), з використанням комп’ютерної програми Microsoft Excel.
РЕЗУЛЬТАТИ ДОСЛІДЖЕНЬ
Оцінка фактичної системи селекції молочної худоби Київської області
Генетичного прогресу, який включає в себе підвищення генетичного потенціалу, можна досягти шляхом удосконалення методів оцінки та інтенсифікації добору чотирьох категорій племінних тварин: батьків бугаїв (ББ), батьків корів (БК), матерів бугаїв (МБ) і матерів корів (МК).
Фактична селекція чорно-рябої худоби забезпечила щорічний генетичний прогрес за надоєм на рівні 16,5 кг молока в рік або на 0,61 %. В популяції червоно-рябої худоби цей показник склав відповідно 10,4 кг молока або 0,22 %.
Ефективність добору батьків бугаїв. Оцінка і добір батьків бугаїв є одним із головних факторів ефективності великомасштабної селекції молочної худоби.
У 2000 році для осіменіння маточного поголів´я Київської області використовувались 120 бугаїв-плідників чорно-рябої худоби, які є синами 68 батьків. Від кожного батька отримано в середньому 1,8 сина, середня племінна цінність за надоєм становила +379 кг молока, що є низьким показником добору батьків бугаїв. Аналіз батьків бугаїв чорно-рябої худоби та їх синів за належністю до ліній показав, що плідники належать до 20 ліній.
В популяції червоно-рябої худоби використовувались 27 бугаїв, які є синами 23 батьків. Тобто, від кожного батька отримано в середньому тільки 1,2 сина. Середня племінна цінність батьків бугаїв за надоєм становила +235 кг молока, їх синів – +215 кг молока. Плідники належать до 10 ліній.
Коефіцієнт кореляції між племінною цінністю батьків бугаїв чорно-рябої худоби та їх синів за надоєм становить 0,26, за вмістом жиру в молоці 0,18, в популяції червоно-рябої худоби – 0,31 та 0,43 відповідно.
Ефективність добору матерів бугаїв. Аналіз продуктивності і племінної цінності матерів бугаїв показав, що матері бугаїв характеризуються низькою інтенсивністю добору. Матерями 120 бугаїв чорно-рябої худоби є 114 корів. Тобто тільки від 6 корів отримано по 2 сини.
В популяції червоно-рябої худоби матерями 27 бугаїв є 26 корів. Тільки від однієї корови отримано два сина, що вказує на надто низьку інтенсивність добору матерів бугаїв.
Дослідженнями встановлено низьку залежність племінної цінності синів від племінної цінності їх матерів за кращу лактацію. Ефективність добору матерів бугаїв зростає, якщо їх оцінку проводити за три перші лактації (табл. 1.)
1. Кореляція між племінною цінністю бугаїв і матерів в залежності від методу оцінки їх матерів
Тому, уточнення методів оцінки племінної цінності матерів бугаїв приводить до зростання ефективності добору цієї категорії племінних тварин.
Ефективність добору та використання батьків корів. В популяції чорно-рябої худоби із 120 бугаїв, які використовувались на племпідприємствах області у 2000 році, оцінених за потомством виявилось 110 голів або 91,7 %, середня племінна цінність яких за надоєм складає +353 кг молока, за вмістом жиру +0,05 % і +18 кг молочного жиру; 10,8 % погіршувачів та 8,3 % неоцінених бугаїв, від яких отримано майже однакову кількість потомків в популяції (1349 та 1314 голів відповідно), а від нейтральних бугаїв – 2897 голів
В популяції червоно-рябої худоби використовувались 20 оцінених бугаїв або 74,1 %. Їхня середня племінна цінність становить +215 кг молока, +0,06 % жиру і +16 кг молочного жиру, що на 138 кг молока і на 2 кг молочного жиру менше, ніж у бугаїв популяції чорно-рябої худоби. Це свідчить про низьку ефективність добору плідників, що негативно впливає на рівень генетичного прогресу в популяції. Від неоцінених плідників (7 голів або 25,9 %) отримано 32 % потомків.
Середнє навантаження на кожного бугая чорно-рябої худоби становить 729 голів, червоно-рябої – всього 160 голів, що вказує на низьку інтенсивність використання плідників.
Отже, низька інтенсивність використання бугаїв-поліпшувачів, а також використання значної кількості неоцінених бугаїв та бугаїв-погіршувачів стримує темпи генетичного поліпшення популяцій молочної худоби.
Ефективність добору та використання матерів корів. Середня продуктивність корів чорно-рябої худоби за 3 перші лактації у 2000 році становила 2526 кг молока, жирністю 3,55 % і молочного жиру 89 кг; корів червоно-рябої худоби – 3006 кг молока, жирністю 3,69 % і молочного жиру 111 кг. Ступінь реалізації генетичного потенціалу становить 36 та 46 % відповідно. Найбільше реалізується генетичний потенціал у племінних заводах, де створені кращі умови годівлі і утримання тварин.
В популяції чорно-рябої худоби значні відхилення від теоретичних розрахунків спостерігаються за вкладом матерів бугаїв, який складає 7,1 %, що на 27,9 –32,9 % нижче теоретично очікуваних та батьків корів – +26,3–21,3 %.
Аналогічні результати отримані на основі дослідженнь в популяції червоно-рябої худоби. Вклад матерів бугаїв в генетичний прогрес за надоєм складає 7,6 %, що на 27,4–32,4 % нижче теоретично очікуваних та батьків корів вище на 27–22%.
Ефективність використання бугаїв у господарствах населення. В господарствах населення використовувались 39 чорно-рябих бугаїв, які належать до 15 ліній та 17 червоно-рябих плідників, які належать до 8 ліній. Всі бугаї чорно-рябої худоби, які використовувались у особистих господарствах населення були оцінені за потомством (табл. 2). Водночас у сільськогосподарських підприємствах неоцінених – 10 голів або 8 %. Із 17 плідників червоно-рябої худоби 4 бугаї або 24 % виявились неоціненими, в сільськогосподарських підприємствах використовувалось 7 голів або 25,9 % неоцінених плідників, що вказує на надто низьку ефективність добору бугаїв червоно-рябої худоби. Із 5 бугаїв української червоно-рябої молочної породи, сперма яких використовувалась в господарствах населення, оцінений був тільки один.
2. Характеристика бугаїв, які використовувались у різних типах господарств
Примітка: Г – голштинська порода, Г* – голштинська порода червоно-рябої масті, УЧР – українська чорно-ряба молочна порода, УЧеР – українська червоно-ряба молочна порода.
Інші 4 плідники неоцінені за якістю потомства, до того ж їх батьки є погіршувачами за надоєм, а племінна цінність їх за походженням становить –246, +79,5, –167 кг молока відповідно. Тому їх використання призведе до зниження темпів генетичного поліпшення популяції червоно-рябої худоби. Крім того, використання плідників, неперевірених за якістю потомства є ризикованим заходом з точки зору можливого розповсюдження генетичних аномалій.
В результаті постійного росту генетичного потенціалу популяцій (у середньому на 20 кг молока в рік) генетична перевага використовуваних плідників знижується. Середній вік плідників чорно-рябої худоби на момент використання сперми в особистих господарствах населення на 0,6 років, а плідників червоно-рябої худоби на 1,9 років більше порівняно з бугаями, які використовувались у с.-г. підприємствах (табл. 3). Тому, тривале використання сперми бугаїв червоно-рябої худоби в особистих господарствах населення призведе до зниження темпів генетичного поліпшення популяції.
3. Середній вік бугаїв, які використовувались в різних типах господарств
Роздрібленість популяцій на велику кількість ліній, використання неоцінених за якістю потомства плідників, тривале використання сперми бугаїв, а також відсутність племінного обліку серед маточного поголів’я стримує темпи генетичного поліпшення популяцій молочної худоби в особистих господарствах населення Київської області.
Вплив кількості батьків бугаїв, ліній і величини банку сперми на генетичний прогрес. З метою уникнення стихійного інбридингу в популяції необхідно проводити добір батьків бугаїв за лініями з урахуванням генеалогічної структури породи.
Зменшення кількості ліній приводить до зростання величини генетичного прогресу за надоєм. В популяції чорно-рябої худоби використовувалось 68 батьків бугаїв, які належать до 20 ліній і генетичний прогрес за надоєм становить 16,5 кг молока. Якщо із кожної лінії відбирати по одному кращому бугаю (20 голів), то їх племінна цінність буде становити +787 кг молока, що на 408 кг молока більше, ніж при фактичній системі селекції батьків бугаїв, а генетичний прогрес за надоєм збільшиться на 30,2 кг молока на корову в рік або на 1,11 %.
Якщо в популяції використовувати 5 ліній і відбирати по два бугаї з кожної лінії (10 голів), то їх племінна цінність буде становити +1388 кг молока, що на 345 кг менше, ніж при використанні одного бугая з лінії, а величина генетичного прогресу при цьому зменшиться на 5,8 кг молока або на 0,21 %.
Аналогічні результати отримані на популяції червоно-рябої худоби.
Важливе значення в генетичному поліпшенні популяції має розмір банку сперми на кожного перевірюваного бугая, особливо в умовах ринкової економіки тому, що на взяття сперми, її обробіток, зберігання необхідні відповідні кошти. Відмічено, що інтенсивність зростання величини генетичного прогресу із збільшенням банку сперми залежить від кількості батьків бугаїв (табл. 4). В популяції чорно-рябої худоби при використанні 5 батьків бугаїв генетичний прогрес за надоєм із збільшенням банку сперми на перевірюваного бугая зростає рівномірно в середньому на 0,16 %. При 10 батьках бугаїв генетичний прогрес зростає на 0,15 % із збільшенням банку сперми до 15 тис. спермодоз, а далі майже не змінюється. В популяції червоно-рябої худоби при кількості батьків бугаїв 6 голів і банку сперми 5 тис. доз генетичний прогрес за надоєм становить 0,61 %. При збільшенні банку сперми до 10 тис. спермодоз генетичний прогрес збільшується на 0,1 %, а при 15 тис. доз величина генетичного прогресу збільшується всього на 0,02 %.
4. Залежність генетичного прогресу в популяціях від кількості батьків бугаїв і розміру банку сперми на одного перевірюваного бугая
Таким чином, підвищення жорсткості добору і зменшення кількості ліній в популяціях молочної худоби, а також використання із кожної лінії по одному кращому бугаю для отримання від них ремонтних бугаїв дає можливість підвищити темпи генетичного поліпшення популяцій.
Вплив кількості ефективних дочок і частки корів активної частини популяції, яких осіменяють спермою перевірюваних бугаїв на величину генетичного прогресу. Аналіз отриманих результатів показує, що збільшення частки корів активної частини популяції, яких осіменяють спермою перевірюваних бугаїв призводить до зменшення генетичного прогресу за надоєм (табл. 5).
В популяції чорно-рябої худоби при оцінці бугаїв за даними 20 ефективних дочок генетичний прогрес становить 74,3 кг молока або 2,73 %. Збільшення частки корів, яких осіменяють спермою перевірюваних бугаїв до 30 % теж призводить до зменшення генетичного прогресу за надоєм на 3,1 кг молока або на 0,12 %, при 100 – на 3 кг або на 0,11 %.
В популяції червоно-рябої худоби при оцінці плідників за даними 20 ефективних дочок збільшення частки корів, яких осіменяють спермою перевірюваних бугаїв до 30 % теж призводить до зниження темпів генетичного поліпшення популяції за надоєм на 0,06, при 100 – на 0,03 %.
Зменшення кількості ефективних дочок призводить до зниження генетичного прогресу в популяції.
5. Вплив кількості ефективних дочок і частки корів активної частини популяції, яких осіменяють спермою перевірюваних бугаїв на генетичний прогрес
Максимальну величину генетичного прогресу за надоєм отримано при осіменінні спермою перевірюваних бугаїв 10 % корів активної частини популяції, оцінці бугаїв за даними 100 ефективних дочок. Але при цьому зростає інбредна депресія за надоєм тому, що зменшується кількість перевірюваних бугаїв і звужуються можливості проведення неспорідненого парування. Причиною цьому є мала чисельність популяцій. Тому оптимальна кількість ефективних дочок на кожного перевірюваного бугая в таких популяціях є 50 голів, а спермою перевірюваних плідників осіменяти 20 – 30 % корів активної частини популяції.
Вклад різних категорій племінних тварин в генетичний прогрес. В порівнянні з фактичною системою селекції чорно-рябої худоби при інтенсивному варіанті селекції величина генетичного прогресу за надоєм зросла на 59,9 кг молока. Вклад батьків бугаїв, батьків корів та матерів корів зменшився відповідно на 5, 9,6 та 5,2 %, а вклад матерів бугаїв зріс на 19,8 % (рис. 2). В популяції червоно-рябої худоби величина генетичного прогресу в порівнянні з фактичною системою селекції зросла з 10,4 кг до 40,2 кг молока в рік. Вклад батьків бугаїв, батьків корів та матерів корів зменшився відповідно на 12,5, 8,5 та 1,6 %, а вклад матерів бугаїв зріс на 23,1 %.
Чорно-ряба худоба Червоно-ряба худоба
Рис. 2. Порівняння вкладів чотирьох категорій племінних тварин при інтенсивній системі з фактичною системою селекції в популяціях молочної худоби
В системі великомасштабної селекції величина вкладу різних категорій племінних тварин залежить не лише від величини генетичної переваги цих тварин, але й від кількості потомків, отриманих і використовуваних від них в популяції. В популяції чорно-рябої худоби племінна цінність 5 плідників, відібраних до категорії батьків бугаїв становить +1175 кг молока (табл. 6).
| 
