|
УКРАЇНСЬКА АКАДЕМІЯ АГРАРНИХ НАУК
ІНСТИТУТ ТВАРИННИЦТВА
Зуб Олена Вадимівна
УДК 638.2.003.13:638.282
РОЗРОБКА ПРИЙОМІВ СЕЛЕКЦІЇ, РОЗВЕДЕННЯ ТА КОНТРОЛЮ
СТАНУ КУЛЬТУРИ ШОВКОВИЧНОГО ШОВКОПРЯДА
06.02.01 – розведення та селекція тварин
АВТОРЕФЕРАТ
дисертації на здобуття наукового ступеня
кандидата сільськогосподарських наук
Харків – 2006
Дисертацією є рукопис
Робота виконана в Інституті шовківництва
Української академії аграрних наук
Захист дисертації відбудеться “16” травня 2006 р. о 1000 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 65.356.01 Інституту тваринництва УААН за адресою: 62404, вул. 7-ї Гвардійської Армії, 11, п/в Кулиничі Харківський район Харківська область
З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Інституту тваринництва УААН (62404, вул. 7-ї Гвардійської армії, 11, п/в Кулиничі, Харківський район, Харківська область)
Автореферат розісланий “ 14 ” квітня 2006 р.
Учений секретар
спеціалізованої вченої ради І.В. Корх
ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ
Актуальність теми. В умовах техноценозу в культурах комах відбувається низка змін, обумовлених як постійним дрейфом системи в часі (сезонним, генетичним, дією факторів, що не контролюються, та ін.), так і змінами характеру спрямованості впливу факторів добору, які в природі стабілізують показники популяції. Через те що в техноценозі екологічні фактори середовища штучно підтримуються в зоні оптимуму, вони перестають виконувати роль факторів, стабілізуючих фізіологічний стан культури. У результаті цього спостерігається неминуче загальне зниження життєздатності і продуктивності культур комах.
Незважаючи на те, що нині запропоновано безліч різноманітних селекційних прийомів підвищення життєздатності й продуктивності шовковичного шовкопряда, більшість із них трудомісткі й потребують тривалого часу та матеріальних витрат на їхнє впровадження. Тому розробка доступних та економічно доцільних прийомів селекції і експрес-методів контролю стану культури шовковичного шовкопряда актуальне питання для галузі шовківництва України.
Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота виконувалася як складова частина науково-технічного проекту „Шовківництво” „Розробити ефективні технології виробництва шовкової сировини на основі нових високопродуктивних порід і гібридів шовковичного шовкопряда і сортів шовковиці” (номер державної реєстрації 0101U001851) тема 04 „Розробити теоретичні принципи і практичні прийоми оптимізації життєздатності і продуктивності шовковичного шовкопряда і зниження собівартості продуктів шовківництва” (номер державної реєстрації 0104U004416).
Мета і завдання дослідження. Мета роботи – пошук нових, доступних і економічно доцільних селекційних прийомів та експрес-методів оптимізації та контролю стану культури шовковичного шовкопряда на різних стадіях його онтогенезу з урахуванням етапів розведення.
Для досягнення мети були поставлені такі завдання:
– проаналізувати сучасний стан вивченості питання за вітчизняними та іноземними літературними джерелами;
– на основі вивчення впливу екологічних чинників на показники життєздатності і продуктивності удосконалити й розробити нові селекційні прийоми їхнього підвищення на різних стадіях розвитку шовковичного шовкопряда;
– розробити новий експрес-метод визначення засміченості гібридної грени чистопородною;
- на основі вивчення сенсорної чутливості активних стадій розвитку роз-
робити новий прийом підвищення життєздатності та продуктивності шовкови-
чного шовкопряда;
– на основі встановленої залежності сенсорної чутливості імаго-самців у перші три дні льоту розробити новий експрес-метод визначення ефективності добору, який дасть змогу визначати якість культури на стадії імаго.
Об’єкт дослідження – життєздатність і продуктивність культури шовковичного шовкопряда на різних стадіях онтогенезу.
Предмет дослідження – удосконалення й розробка нових селекційних прийомів підвищення життєздатності та продуктивності шовковичного шовкопряда на різних стадіях його розвитку й етапах розведення в умовах культури.
Методи дослідження – загальноприйняті лабораторні методи експерименту з шовковичним шовкопрядом зі статистичною обробкою отриманих результатів оцінки якості гібридної грени за інтенсивністю реакції хемотаксису; добору гусениць-„мурашів” за інтенсивністю реакції хемотаксису; інкубації лялечок при змінних температурах; охолодження імаго-самок та імаго-самців; тестування імаго-самців на чутливість до статевого феромону самок – бомбіколу.
Наукова новизна одержаних результатів. Запропоновані нові прийоми добору шовковичного шовкопряда за життєздатністю приурочені до різних стадій його онтогенезу, адаптовані до особливостей усіх етапів розведення, що забезпечує максимальне підвищення життєздатності та продуктивності.
Уперше в галузі шовківництва розроблено експрес-метод оцінки ступеня засміченості гібридної грени чистопородною за інтенсивністю реакції хемотаксису гусениць-„мурашів”, що дає змогу визначати якість гібридної грени без вигодівлі гусениць.
Експериментально доведено існування прямої залежності між інтенсивністю реакції хемотаксису гусениць-„мурашів” і чутливістю імаго-самців до статевого феромону самок, що дозволяє вести добір шовковичного шовкопряда за сенсорною чутливістю на всіх активних стадіях розвитку.
Для підвищення життєздатності та продуктивності шовковичного шовкопряда запропоновано використання змінних температур при інкубації коконів-самців.
Уперше встановлено, що при комбінованому схрещуванні найкращі показники життєздатності і продуктивності отримуються, коли схрещуються охолоджені як імаго-самці, так і імаго-самки.
Практичне значення одержаних результатів. Уперше в галузі шовківництва запропоновано комплекс прийомів підвищення життєздатності та продуктивності шовковичного шовкопряда і прийоми контролю за станом культури, приурочені до різних стадій його розвитку та адаптовані до всіх етапів розведення.
Комплекс прийомів ураховує технологічні особливості кожного етапу розведення й можливості використання прийомів оптимізації на виробництві, їх
доступність та економічну доцільність.
Для підвищення життєздатності та продуктивності шовковичного шовкопряда запропоновані та рекомендовані виробництву доступні й економічно доцільні селекційні прийоми.
Результати досліджень перевірені у виробничих умовах на експериментальних вигодівлях в Інституті шовківництва УААН та в племінному цеху Миргородського гренажного заводу (Полтавська область).
Особистий внесок здобувача. Робота є самостійним дослідженням автора. Аналіз літератури, планування та проведення досліджень, експериментальна вигодівля шовковичного шовкопряда, статистична обробка отриманих даних, підготовка матеріалів до публікації, формулювання висновків і рекомендацій повністю виконані автором. У публікаціях, написаних у співавторстві, автору належить експериментальне і, частково, теоретичне обґрунтування роботи. Схему і напрямки досліджень розроблено разом з науковим керівником. Особистий внесок складає 70 %.
Апробація результатів дисертації. Результати дисертаційного дослідження оприлюднені автором у доповідях і повідомленнях на щорічних засіданнях Ученої ради Інституту шовківництва УААН (Мерефа, 2001–2004 рр.), засіданнях Харківського відділення Українського ентомологічного товариства (Харків, 2003 р.), VІ з’їзді Українського ентомологічного товариства (Біла Церква, 8–11 вересня 2003 р.), VІІІ Міжнародній науковій екологічній конференції “Актуальні проблеми збереження стійкості живих систем” (Бєлгород, 27–29 вересня 2004 р.).
Публікації. Основні результати дисертації опубліковані в 1 брошурі, 7 статтях, із яких 5 – у фахових наукових журналах, 1 – у матеріалах з’їзду, 1 – у тезах конференції.
Структура та обсяг дисертації. Основний текст дисертації викладено на 110 сторінках комп’ютерного тексту, який складається зі вступу, огляду літератури, загальної методики та основних методів дослідження, результатів власних експериментальних досліджень. Дисертація містить висновки, рекомендації виробництву, список використаних джерел, який нараховує 192 найменувань, з них 63 зарубіжних авторів. Дисертація ілюстрована 33 таблицями, 18 рисунками та включає 2 додатки
ЗАГАЛЬНА МЕТОДИКА ТА ОСНОВНІ МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕНЬ
В дослідженнях були використані промислові породи шовковичного шовкопряда Bombyx mori L., районовані в Україні: Білококонна-1 поліпшена, Білококонна-2 поліпшена, Українська-21, а також гібриди: Білококонна-2 поліпшена х Білококонна-1 поліпшена та Українська-21 х Мерефа-8.
Робота виконувалась у весняний та літній сезони на оптимальному й песимальному фонах вигодівлі, відповідно до концептуальної схеми досліджень,
представленій на рис. 1.
Рис. 1. Концептуальна схема досліджень по розробці прийомів селекції, розведення та контролю стану культури шовковичного шовкопряда
Інкубацію грени, вигодівлю гусениць, папільонаж, а також зберігання грени в період літньо-осіннього спокою й зимівлі проводили за стандартною методикою розведення шовковичного шовкопряда (В.А.Головко и др.,1992).
Для контролю стану організму шовковичного шовкопряда використані як узагальнюючі критерії прояву стану організму (їх життєздатність і продуктивність в умовах експерименту), так і показники окремих систем і функцій, інтенсивність яких корелює з життєздатністю та продуктивністю організму. Такими показниками можуть бути інтенсивність реакції хемотаксису гусениць-„мурашів” до запаху листя шовковиці (Л.Н.Остапенко, А.З. Злотин, 2000) та чутливість імаго-самців до статевого феромону самок (А.З. Злотин и др., 1974).
При проведенні досліджень ураховували такі основні біологічні та господарсько цінні показники: кількість гусениць у 50 мг, шт.; відродження гусениць з яєць, %; інтенсивність реакції хемотаксису гусениць-„мурашів”, шт.; життєздатність гусениць, %; життєздатність лялечок, %; загальну життєздатність, %; середню масу кокона, г; урожай коконів із 1 г гусениць, кг; частку сортових коконів, %; частку коконів-„глухарів”, %; кількість самців, що прореагували на запах розчину бомбіколу в концентрації 1х10-12.
Визначення реакції хемотаксису проводили шляхом урахування кількості гусениць, які переповзли на стандартну площу приваблюючої поверхні паперу за певний час (шт.), а також у відсотках до контролю.
Визначення показника життєздатності гусениць (%) шовковичного шовкопряда проводили шляхом встановлення співвідношення вихідної кількості гусениць, яких взято на вигодівлю до кількості здорових лялечок.
Показник урожаю коконів визначали у перерахунку на 1 г узятих на вигодівлю гусениць.
Загальну життєздатність (%) визначали як співдобуток показників кількості гусениць, яєць та лялечок за формулою (А.З. Злотин, Н.П. Чепурная, 1994):
V= V1 × V2 × V3,
де V1 – життєздатність яєць, %;
V2 - життєздатність гусениць, %;
V3 – життєздатність лялечок, %
Усі інші вищезазначені показники визначали за загальноприйнятими методиками (П.А. Ковалев, 1951; А.З. Злотин, А.З.Злотин и др., 1974, 1989; 1991; 1992; А.З. Злотин, И.Г. Плугару, 1989; Л.Н. Остапенко, А.З. Злотин, 2000).
З метою встановлення вірогідних різниць між варіантами статистичну обробку даних було проведено за допомогою комп’ютерних програм пакета Microsoft Excel XP на персональному комп’ютері.
Математичну обробку показників експериментальних даних проводили згідно з прийнятими в біології методиками (В.А.Михайлов, П.А.Ковалев,1956; В.Ю.Урбах; П.А.Ковалев, А.А.Шевелева,1966; А.З.Злотин,1989; Г.Ф., Лакин, 1990).
РЕЗУЛЬТАТИ ВЛАСНИХ ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНИХ
ДОСЛІДЖЕНЬ
Вивчення впливу змінних температурних режимів інкубації коконів-самців на чутливість імаго-самців до запаху статевого феромону самок та біологічні показники потомства. Природа дії змінних температур на організм комах досить складна і до кінця не з’ясована. Дослідження свідчать, що під впливом змінних температур більшою мірою активізується протікання життєвих процесів, ніж під впливом константних температур (М.М.Медников, 1977).
Ми припустили, що інкубація коконів-самців за змінних температур не тільки сприятиме підвищенню їхньої чутливості до запаху бомбіколу (Ю.В.Бондаренко, А.З.Злотин, 1998), але й вплине на біологічні та господарсько цінні показники їхнього потомства. Для підтвердження цього припущення нами було проведено відповідні дослідження
Дослід включав такі варіанти: контроль (К) – інкубація при постійній температурі 24 °С без проведення добору за чутливістю до бомбіколу; варіант Д – інкубація при постійній температурі 24 °С з добором самців за чутливістю до бомбіколу; варіант З – інкубація коконів-самців при змінних температурах (16 годин при 16 °С і 8 годин – при 24 °С) з добором самців за чутливістю до бомбіколу.
Як видно з табл. 1, показник життєздатності у варіанті інкубації за змінної температури (варіант З) достовірно перевищує контроль на 10,31 %. Відмічено збільшення решти показників у дослідних варіантах добору порівняно з контролем.
Таблиця 1
Вплив режиму інкубації коконів-самців на показники потомства шовковичного шовкопряда (середнє за п’ять поколінь добору,
літо 2002–2004 рр., порода Білококонна-2 поліпшена)
Примітка: * – Р< 0,05; ** – Р<0,01
Реакція імаго-самців до запаху статевого феромону самок у варіанті інку-
бації коконів-самців при змінних температурах також була найбільш інтенсивною (рис. 2).
Рис. 2. Частка імаго-самців, що реагують на бомбікол за різного температурного режиму інкубації (середнє за п’ять поколінь добору позначення див. у тексті)
Результати дослідження свідчать, що інкубація коконів-самців при змінних температурах призводить до підвищення чутливості імаго-самців до мінімальних концентрацій статевого феромону самок та до підвищення біологічних і господарсько цінних ознак потомків, які отримано від них. Одержані дані можна пояснити тим, що змінні температури стимулюють активність фізіологічних процесів у період метаморфозу шовковичного шовкопряда.
Вивчення впливу охолодження за комбінованого схрещування імаго-самок та імаго-самців шовковичного шовкопряда на біологічні показники потомства. Ґрунтуючись на існуючих літературних даних (Г.А.Покровская, 1958; Л.М.Акименко и др., 1977; В.Б.Чернышев, 1996 та ін.), нами зроблено припущення щодо можливого позитивного впливу охолодження на біологічні показники потомства, зокрема, при використанні комбінованого схрещування імаго-самок та імаго-самців. Для підтвердження цього припущення було проведене відповідне дослідження.
Дослід включав такі варіанти:
– А – схрещування звичайних (неохолоджених) імаго-самців та імаго-самок (контроль);
– Б – комбіноване схрещування охолоджених імаго-самок і звичайних (неохолоджених) імаго-самців;
– В – комбіноване схрещування охолоджених імаго-самців і звичайних (неохолоджених) імаго-самок;
– Г – комбіноване схрещування охолоджених імаго-самців та охолоджених імаго-самок.
Охолодження в усіх варіантах проводили таким чином: імаго-самців та імаго-самок до схрещування витримували в окремих пергаментних пакетах у холодильнику при температурі мінус 3–4 °С впродовж 20 хвилин, а потім проводили відповідне схрещування.
У результаті дослідження було встановлено, що при схрещуванні охолоджених імаго-самців та охолоджених імаго-самок (Г) упродовж п’яти поколінь отримані потомки мають вірогідно більші життєздатність і продуктивність
(табл. 2).
Таблиця 2
Вплив охолодження самок та самців шовковичного шовкопряда на показники потомства (середнє за п’ять поколінь добору, літо 2002–2004 рр.)
Примітка: * – Р< 0,05
Так показники життєздатності гусениць та урожаю коконів у породі Б-2 у варіанті Г проти контролю достовірно вищі відповідно на 7,95 % і 0,61 кг.
Отриманий ефект можна пояснити тим, що короткочасне охолодження імаго (аклімація) стимулює активність ферментних систем організму, сприяє підвищенню стійкості до впливу низьких температур і, таким чином, позитивно позначається на біологічних показниках отриманого потомства.
Визначення засміченості гібридної грени чистопородною за інтенсивністю реакції хемотаксису гусениць-„мурашів”. Існуюча технологія виробництва гібридної грени недосконала, тому спостерігається засмічення гібридної грени чистопородною (А.З.Злотин, И.А.Кириченко, 1984), що зменшує ефект гетерозису. Проблема ускладнюється тим, що до нині не існує ефективних методів оцінки ступеня засміченості гібридної грени чистопородною.
З метою створення експрес-методу оцінки засміченості гібридної грени чистопородною зроблено спробу використати прийом відбору гусениць-“мурашів” за реакцією хемотаксису (Л.Н.Остапенко, А.З.Злотин, 2000). Прийом заснований на існуванні прямої залежності між інтенсивністю реакції хемотаксису гусениць-“мурашів” та їхньою життєздатністю. Також раніше було розроблено тест-метод оцінки ефективності прогнозування життєздатності гібридів шовковичного шовкопряда (О.В.Даньшина та ін., 2000) за інтенсивністю реакції хемотаксису гусениць-„мурашів”. Ми припустили, враховуючи ефект гетерозису, що реакція хемотаксису буде інтенсивнішою в гусениць-“мурашів”, які вийшли з гібридної грени, не засміченої чистопородною. Для підтвердження зазначеного припущення нами було проведено дослідження. У досліді проводили порівняльне тестування за реакцією хемотаксису гусениць-“мурашів”, що вийшли з експериментально приготованих сумішей гібридної та чистопородної грени (ступінь засмічення – 10, 20 і 40 %).
Дослід включав такі варіанти: 1 – контроль – вихідна материнська
порода – Білококонна-2 поліпшена; 2 – 60 % гібрида + 40 % чистої породи (гібрид Білококонна-2 поліпшена х Білококонна-1 поліпшена + чиста порода Білококонна-2 поліпшена); 3 – 80 % гібрида + 20 % чистої породи (гібрид Білококонна-2 поліпшена х Білококонна-1 поліпшена + чиста порода Білококонна-2 поліпшена); 4 – 90 % гібрида + 10 % чистої породи (гібрид Білококонна-2 поліпшена х Білококонна-1 поліпшена + чиста порода Білококонна-2 поліпшена); 5 – чистий гібрид – Білококонна-2 поліпшена х Білококонна-1 поліпшена).
У таблиці 3 і рисунку 3 варіанти вказані відповідно як варіант 1, варіант 2, варіант 3, варіант 4 та варіант 5.
Як видно з рис. 3, інтенсивність реакції хемотаксису гусениць (шт. за 30 хвилин) неухильно зростала зі зменшенням частки чистопородної грени в суміші. З таблиці 3 видно зв’язок між інтенсивністю реакції хемотаксису гусениць у дослідних варіантах та показниками потомства.
Рис. 3. Зв’язок між інтенсивністю реакції хемотаксису гусениць-„мурашів”
і ступенем засміченості гібридної грени чистопородною (песимальний фон, середнє за літо 2003–2004 рр., позначення див. у тексті)
Подібні результати були отримані у весняні вигодівлі 2002–2003 рр. та навесні 2004 року з використанням гібрида Українська-21 × Мерефа-8.
Таблиця 3
Показники потомства шовковичного шовкопряда з гібридної грени
з різниою засміченістю її чистопородною
(песимальний фон, середнє за літо 2003–2004 рр.
Примітка: * – Р< 0,05
Показник життєздатності гусениць у варіанті 5 (чиста гібридна грена) був достовірно вищим від варіанта 1 (чиста материнська порода) на 14,33 % (табл.3).
Отже, можна зробити висновок, що зменшення інтенсивності реакції хемотаксису гусениць-„мурашів” шовковичного шовкопряда свідчить про збільшення засміченості гібридної грени чистопородною. Чиста гібридна грена та грена із засміченістю 10 % мала найкращі показники. Так, показник життєздатності гусениць у варіанті чистої гібридної грени був достовірно вищим від контрольного варіанта на 14,29 %.
Вивчення залежності між реакцією хемотаксису гусениць-„мурашів” та ступенем чутливості імаго-самців шовковичного шовкопряда до статевого феромону самок. У шовківництві застосовується низка прийомів підвищення життєздатності та продуктивності шовковичного шовкопряда. Запропоновано (А.З.Злотин и др., 1974) спосіб добору високожиттєздатного потомства, що базується на існуванні прямої залежності між ступенем чутливості самців до запаху статевого феромону самок та життєздатністю їхнього потомства. Це пояснюється тим, що процес сприйняття самцем статевого феромону самки пов'язаний із роботою ендокринної системи. Звідси очевидно, що підвищену чутливість до феромону самок проявлятимуть ті самці, в організмі яких процеси „сенсорної трансдукції” проходять найбільш активно.
Також Л.М.Остапенко та О.З.Злотіним (2000) було обґрунтовано й експериментально доведено існування прямої залежності між інтенсивністю реакції хемотаксису гусениць-„мурашів” і їхніми показниками життєздатності та продуктивності. Ці досліди доводять існування різниці в сенсорній чутливості гусениць шовковичного шовкопряда.
Нами було зроблено припущення щодо збереження цієї різниці на всіх активних фазах розвитку шовковичного шовкопряда й можливості підтримання певного її рівня в процесі онтогенезу.
З метою розробки прийому оптимізації фізіологічного стану шовковичного шовкопряда ми вивчали залежність між інтенсивністю реакції хемотаксису гусениць-„мурашів” і ступенем чутливості імаго-самців до статевого феромону самок упродовж шести поколінь добору.
Дослід включав: варіант 1 (контроль) – вигодівля гусениць без застосування добору за реакцією хемотаксису на стадії „мурашів” та без добору імаго-самців за чутливістю до статевого феромону самок; варіант 2 (Х) – вигодівля гусениць, відібраних на стадії „мурашів” за реакцією хемотаксису, без добору імаго-самців за чутливістю до статевого феромону самок; варіант 3 (Б) – вигодівля гусениць без застосування добору за реакцією хемотаксису на стадії „мурашів” та з подальшим добором імаго-самців за чутливістю до статевого феромону самок; варіант 4 (Х+Б) – вигодівля гусениць, відібраних на стадії „мурашів” за реакцією хемотаксису, з подальшим добором імаго-самців за чутливістю до статевого феромону самок.
Перевірку сенсорної чутливості самців за варіантами добору проводили в перші три дні льоту в літню вигодівлю 2004 року. До початку проведення дослідження кокони самців кожного варіанта інкубували в окремому приміщенні. У подальшому за днями льоту тестування проводили за загально прийнятою методикою.
Таблиця 4
Зв’язок чутливості імаго-самців до бомбіколу
із загальною життєздатністю
Примітка: * – Р< 0,05; ** – Р<0,01; *** – Р<0,001
Дані табл. 4 свідчать про наявність відмінностей у сенсорній чутливості імаго-самців до бомбіколу за варіантами добору в перші три дні льоту.
Вірогідно більша сенсорна чутливість імаго-самців у другий день льоту, як ефективний критерій контролю якості культури шовковичного шовкопряда, підтверджувалася кращим показником загальної життєздатності.
Так у породі Білококонна-1 поліпшена у варіанті Х+Б цей показник вірогідно збільшився порівняно з контролем на 12,3 %. У породі Білококонна-2 поліпшена відповідно збільшився порівняно з контролем на 8,86 %.
Таким чином, у результаті проведення дослідження встановлено існування прямої залежності між інтенсивністю реакції хемотаксису гусениць-„мурашів” і ступенем чутливості імаго-самців до статевого феромону самок, що доводить ефективність добору за сенсорною чутливістю у шовковичного шовкопряда на всіх активних фазах розвитку. Зв’язок встановленої залежності та підвищення біологічних показників шовковичного шовкопряда наведено у
табл. 5.
| 
