Молекулярные основы наследственности (стр. 4 )

Перечисленные факторы следует учитывать в практике.

Иммунные процессы, происходящие при оплодотворении. Слияние спермиев с яйцеклеткой (ооцитом) называется собственно оплодотворением, в процессе которого возникают специфические иммунные взаимодействия между половыми элементами самца и самки.

Иммунные особенности гамет самца и самки различны, так как они генетически несходны, что приводит к формированию ими разных антигенных качеств. Кроме того, иммунные разли­чия обусловлены еще тем, что яйцеклетки несут на себе фолли­кулярную жидкость и секреты желез полового тракта самки, которые также привносят воздействие на яйцеклетку дополнительными специфическими иммунными веществами.

В жидкостях половой системы и в крови самки в результате ее осеменения возникают иммунные процессы и синтезируются антитела типа IgG и IgA, которые оказывают влияние, как на процесс оплодотворения, так и на развитие зиготы.

Первый этап оплодотворения, длящийся около 2—3 мин, связан с действием фермента гиалуронидазы акросомы спермия. Этот фермент освобождает ооцит от фолликулярных клеток и клеток яйценосного бугорка. Тем самым создаются условия для успешного продвижения спермиев. Ферментативный процесс, в котором участвуют гиалуронидаза и акрозин акросомы спермия, сопровождается преобразованием хромосом спермия из компактного состояния в упорядоченное распределение и пре­вращением их в пронуклеус самца в цитоплазме ооцита. Это второй этап оплодотворения, который длится около 30 мин. Фермент акрозин активирует подвижность спермия и способст­вует выделению хроматина из головки спермия, проникшего в цитоплазму ооцита. На втором этапе оплодотворения спермий погружается в протоплазму яйца акросомой, всей головкой и жгутиком.

Третий этап оплодотворения характеризуется уже полным проникновением спермия, и наблюдается кортикальная реакция прозрачной зоны ооцита. Она становится препятствием для про­никновения других спермиев. Головка спермия обеспечивает включение в ооцит гаплоидного набора хромосом мужской гаметы. В это же время ооцит выделяет второе полярное тельце и сохраняет гаплоидный набор женской гаметы.

Четвертый этап оплодотворения характеризуется преэращением ядра спермця и ооцита в пронуклеусы. Пронуклеус спермия увеличивается и достигает размера женского пронуклеуса. Оба процуклеуса сближаются, их мембраны сливаются, образу­ется соединяющий протоплазматический мостик, происходит полное их слияние, и формируется общая ядерная оболочка. В ядре появляются ядрышки, которые свидетельствуют о нача­ле синтеза РНК. Хромосомы ядра уплотняются и скапливаются в одном участке. Это свидетельствует о начале нового организ­ма — зиготы. После слияния пронуклеусов происходит репликация ДНК в зиготе и транскрипция ее структуры на РНК, синтез которой повышается к моменту первого деления зиготы. От момента проникновения спермия в ооцит до первого деления зиготы проходит около 12 ч.

На результативность оплодотворений большое влияние ока­зывают свойства прозрачной оболочки ооцита, которая имеет сложную биохимическую и функциональную структуру. Она содержит мукопротеины и полисахариды, в частности гиалуроновую кислоту, липопротеины, обладает большой устойчивостью и сохраняется вокруг ооцита даже при его пересадках в орга­низм самок других видов.

Антигены прозрачной оболочки ооцита специфичны и отли­чаются от антигенов ооплазмы самого ооцита и фолликулярных клеток. Слияние спермия с ооцитом обусловлено специфично­стью прозрачной зоны, проявляющейся в наличии специфичес­ких рецепторов на поверхности спермия и прозрачной зоны. Рецепторы поверхности ооцита соответствуют разным антиге­нам. На первом этапе оплодотворения акросома спермия не только освобождает фермент гиалуронидазу, позволяющую спермию проникнуть к прозрачной зоне ооцита, но и освобож­дает специфические рецепторы спермиев, соответствующие ре­цепторам прозрачной зоны.

Свойства прозрачной зоны создают условия для избира­тельности оплодотворения между гаметами, при котором долж­на иметь место химическая совместимость веществ прозрачной зоны ооцита с лизином акросомы спермия.

Явление избирательности оплодотворения было подтверж­дено многими работами на животных разных видов. Установле­но, например, что сходство антигенного набора у самцов и самок сопровождается снижением оплодотворяемости, плодови­тости свиноматок и понижением жизнеспособности поросят; у крупного рогатого скота при низком сходстве групп крови между быками и коровами (индекс 0,2) оплодотворяемость бы­ла выше, чем при большом индексе сходства (0,8—1,0).

Иммунологические взаимоотношения матери и плода в пренатальном периоде. Взаимоотно­шение беременной самки с плодом строится на иммунной основе уже с момента образования зиготы. Это предопределяется ан­тигенными свойствами зиготы, обусловленными полученным ге­нетическим материалом от гамет отца и матери, с одной сторо­ны, и иммунной системой матери, ее отдельных тканей, клеток и жидкостей — с другой.

Для успешного протекания процесса воспроизведения важ­но, чтобы между матерью и плодом была своего рода иммунная «терпимость» (толерантность). Если «терпимости» нет, то это может вызвать реакцию иммуногенетической несовместимости и приведет к гибели плода. На разных этапах пренатального периода острота и противоречивость иммунных свойств мате­ри и плода различны. Наиболее опасны они для эмбриона в на­чале пренатального периода.

В первые дни жизни зигота иммунно защищена в яйцеводе прозрачной зоной ооцита. В этот период гиалуроновая и сиаловая кислоты прозрачной зоны благодаря своим электроотрицательным свойствам отталкивают отрицательно заряженные лимфоциты, ослабляя возможный их фагоцитоз против зиготы (бластоцисты), и снижают проницаемость прозрачной зоны для молекул антигенов и антител матери, охраняя специфические рецепторы зиготы. Питание зиготы (морулы) не связано с ор­ганизмом матери, а обеспечивается накопленными веществами из фолликула в процессе формирования ооцита. В этот период легче, чем в более поздний, осуществлять успешную пересадку зигот или бластоцист в организм другой самки-реципиента или для искусственного культивирования в условиях in vitro и даже хранить в замороженном виде, что и принято в современной ге­нетической инженерии и биотехнологии.

До утраты прозрачной оболочки зигота начинает делиться и приобретает форму многоклеточной морулы, питание которой происходит за счет питательных веществ, полученных из фол­ликула яичника. Далее морула преобразуется в круглую бластоцисту, клетки которой распределяются под прозрачной обо­лочкой по периферии. С этого момента питание бластоцисты происходит осмотически за счет веществ матки (маточное мо­лочко) .

Преобразование бластоцисты в эмбрион и утрата прозрач­ной оболочки в доплацентарный период могут сопровождаться эмбриональной гибелью, так как в этот момент на поверхности бластоцисты присутствуют антигены спермия, против которых организм самки проявляет иммунную реакцию путем синтеза антител. Утрата прозрачной оболочки и доплацентарное состоя­ние бластоцисты, а затем эмбриона являются критическими пе­риодами, в которые иммунные реакции матери на антигены от­ца, имеющиеся у бластоцисты, вызывают синтез материнских антител и гибель эмбриона.

Оголенная от прозрачной оболочки бластоциста имеет на поверхности своих клеток антигены, полученные с гаметой от­ца, которые могут провоцировать выделение соответствующих аутоиммунных тел матери. Если соотношение антигенов — анти­тел не будет сопровождаться толерантностью иммунных систем эмбриона и матери, то происходит ранняя пренатальная гибель эмбриона. При взаимной толерантности эмбрион плацентируется в матке и начинает питаться за счет сывороточных глобули­нов матери. У эмбриона крупного рогатого скота на 20—21-е сутки уже образуются 30—38 пар сомитов, мозговые пузырьки и зачатки сердца и печени. На 27—34-е сутки заканчивается закладка всех органов. К 45-му дню плацентация заканчи­вается и питание эмбриона обеспечивают вещества, поступаю­щие из крови матери через сосуды амниона и аллантоиса. Предотвращению иммунного влияния матери на эмбрион спо­собствует повышение синтеза адренокортикотропных гормонов, ослабляющих действие антигенов. Иммунная защита осуществ­ляется аллантохорионом, в котором нет антигенных веществ эмбриона.

Иммунные различии беременной самки и эмбриона могут вызвать его отторжение в матке и гибель. О ранней гибели можно, до некоторой степени, судить по удлинению периода между смежными половыми циклами самки, так как в яичнике сохраняется желтое тело после гибели эмбриона и распада его тканей. Вместе с тем иммунные реакции между матерью и пло­дом проявляют не только антагонистические отношения в реак­ции антиген — антитело. Этим реакциям принадлежит важная роль в формообразовательных процессах эмбриогенеза при за­кладке органов и тканей. Иммунные реакции организма матери стимулируют интенсивность органогенеза эмбриона. Если это влияние ослабляется, то происходит затухание эмбриогенеза и гибель эмбриона.

Механизм формирования толерантности между матерью и эмбрионом обусловлен взаимодействием клеток белой крови. При нормальной беременности повышается число лимфоцитов, преимущественно за счет Т-супрессоров, которые способствуют подавлению отторжения бластоцист, вызываемого иммунной ре­акцией антигенов эмбриона с антителами матери.

Защита эмбриона от антигенов матери обусловлена плацен­той. У приматов и грызунов гемохориальная плацента имеет иммуногенность за счет межклеточного слоя ворсинок хориона. Поражение этого слоя ворсинок и ослабление антигенности амниотической и аллантоисной жидкости повышают незащищенность эмбриона и приводят к его пренатальной гибели, У крупного рогат®го скота, свиней и овец, имеющих другие ти­пы плаценты формируется мощный анатомический барьер из тканей и жидкости плаценты, сильно развитая кровеносная си­стема ослабляет переход антител матери к эмбриону.

Плацента, ткани и околоплодные жидкости обеспечивают то­лерантность между матерью и плодом при определенных внеш­них условиях и нормальном состоянии беременной самки.

Беременность и нормальные роды вызывают существенные изменения в гормональной, иммунной и анатомической структуре матки, нарушается нормальная структура эндометрия. Для того чтобы половая система самки после родов подготовилась и пришла в норму, требуется значительное время (от 30 до 90 дней), что зависит от кормления, условий содержания, воз­раста самки. Нормализация гистоструктуры матки после родов у большинства коров может задерживаться, хотя первая овуляция после родов наступает раньше, чем перестроился эндомет­рий, поэтому преждевременное осеменение, то есть в первую овуляцию, хотя и может сопровождаться оплодотворением, но часто приводит к эмбриональной смертности

Иммунологические основы постэмбрионального развития особи. Эффективность воспроизведения в значительной мере зависит от формирования иммунной систе­мы новорожденного. Это, прежде всего, определяется состоянием матери, так как при рождении у новорожденного не функционирует собственная иммунная система. Иммунные вещества поступают в его организм от матери в эмбриональный период и при питании молозивом в первые часы после рождения.

Молозиво содержит большое количество иммуноглобулинов, поэтому при выпойке молозива в первый час после рождения в крови новорожденного уже через 1—3 ч появляются гамма-гло­булины, выполняющие защитную роль. У молодняка сельскохо­зяйственных животных только на второй неделе жизни начина­ет постепенно осуществляться синтез собственных антител. Факторами, стимулирующими иммунную систему, служит активное движение новорожденного, облизывание его матерью, нормальный температурный режим. В дальнейшем иммунная система молодняка стимулируется наличием в рационе вита­минов А и В, белков, микроэлементов (железа, меди, кобаль­та), которые стимулируют синтез иммунных веществ и созда­ние фагоцитарной и гуморальной систем защиты организма.

Влияние кариотипических аномалий на воспроизведение. Повышение воспроизводительной функции в значительной степени обусловлено состоянием хромосомного аппарата в гаметах са­мок и самцов. Непосредственная оценка кариотипа яйцеклеток и спермиев затруднена, поэтому проводят изучение кариотипа соматических клеток, в частности белых клеток крови, взятых из костного мозга или периферической крови.

Источники мутагенных факторов. На современ­ное животноводство влияет ряд факторов, обладающих мута­генным действием и вызывающих кариотипические перестройки на уровне хромосомного аппарата и в виде точковых генных мутаций.

Источниками хромосомных и генных мутаций могут быть повышенная радиация, распространение в воздухе, почве и воде различных веществ в виде химических отбросов промышленнос­ти или химических веществ, употребляемых в борьбе с вредителями. Реакция животных на воздействие мутагенных веществ различна: генетический аппарат некоторых особей отличается стабильностью, а часть животных обладает повышенной мутабильностью.

Конституциональные аномалии кариотипа. Усиливающееся влияние среды вызывает спонтанный тип мута­генеза, который проявляется или в виде генных (точковых) му­таций, изменяя структуру ДНК, или в виде геномных мутаций, изменяющих число хромосом в сторону их увеличения или уменьшения по сравнению с видовой нормой. Нарушение в кариотипе может проявляться и в виде хромосомных мутаций, со­провождающихся структурными изменениями хромосом.

Если перечисленные мутационные изменения в кариотипе, затрагивающие изменение числа или структуру хромосом, про­являются во всех клетках организма, то такие аномалии назы­вают конституциональными. Они формируются в результате участия в оплодотворении гамет родителей, имеющих аномалии кариотипа, приводящего к развитию дефектных зигот. В резуль­тате спонтанного мутагенеза формируется конституциональный тип кариотипических аномалий, вызывающий многообразные патологические процессы, особенно проявляющиеся в наруше­нии процесса воспроизведения. Это приводит к увеличению чис­ла мертворожденных, абортам, снижению оплодотворяющей способности самцов, прохолостам и яловости маточного стада.

В процессе исследований на сельскохозяйственных животных Э. Визнером (1979), (1982), Г. Густавсоном (1980) и др. установлено, что 50% беременностей прерываются из-за аномалий зигот, несущих геном­ные и хромосомные мутации. По данным (1984), у коров черно-пестрой породы наотелов зарегистрировано 2,6% мертворождений. Спонтанные аборты происходят у коров в 7—10 раз чаще, чем мертворождения.

По данным и (1984), в скотоводстве зарегистрировано около 50 пороков развития, связанных с хромосомными аномалиями. Данные зарубежных исследователей свидетельствуют о том, что генетические дефекты зигот составляют 55% и вызывают нарушение воспро­изводительной функции еще в доимплантационный период. У сельскохозяй­ственных животных это приводит к гибели зигот, что сопровождается хронической или абсолютной яловостью маточного поголовья.

В свиноводстве использование хряков, несущих в кариотипе транслока­ции хромосом, в два раза снизило количество рожденных от них поросят. Имеются данные (Опреску, 1983), что от хряка, имевшего 27,3% клеток крови с проявлением структурных аберраций хромосом (разрывы, фрагмен­ты, кольца, транслокации), получали только мертвых или нежизнеспособных поросят.

Густавсон отмечал, что быки-производители, у которых была обнару­жена робертсоновская транслокация 1/29, имели дочерей с пониженной вос­производительной функцией и продуктивностью. По обобщенным данным ВНИИРГЖ, экономический ущерб в СССР от использования быка-произво­дителя с транслокацией 1/29 составляет 10 тыс. руб. в год. В некоторых породах этот тип аномалии широко распространен. Так, в роианьольской породе из обследованных 49 быков транслокация обнаружена у 8 животных. По данным (1985), на Украине у крупного рогатого скота аберрантный кариотип (транслокация 1/29) выявлен у 45 быков из 465 (т. е. у 9,6%) и у 1,25% от числа коров. Транслокация 15/28 обнаружена у серого украинского скота (Андреева, Стрельченко, 1983).

Шваретс и Фогт (1983) выявили яловость у 71 телки, из них 13 были конституциональными мутантами, в том числе у пяти в кариотипе была транслокация 1/29, а у двух — Х-трисомия. Отмеченная патология кариотипа приводила к бесплодию.

Неконституциональные аномалии кариотипа. Спонтанный мутагенез может вызывать другой тип анома­лий, который называют неконституциональным. В этом случае мутационные аномалии обнаруживают в клетках зиготы или в гаметах при мейозе, причем родители таких особей имеют нор­мальный кариотип. Следовательно, неконституциональные ано­малии—это патологические процессы, возникающие в кариотипе de novo под влиянием мутагенных факторов. Данные ано­малии кариотипа составляют более 95% от числа выявленных хромосомных аномалий и являются следствием мутационного воздействия на гаметогенез самцов и самок, или на зиготу, об­разованную из нормальных гамет родителей.

Некоторое количество клеток с аномалиями выявляют у каждого животного.

Распространенность неконституциональных аномалий кариотипа делает этот путь нарушения в строении хромосом не менее опасным для популяции, чем конституциональные аномалии, встречаемость которых обычно значительно реже. При этом выясняется, что ущерб, наносимый особи неконституциональны­ми аномалиями кариотипа, в большей степени зависит от мате­ринского организма, чем от отцовского. Причина этого заклю­чается в разной длительности влияния мутагенных факторов на гаметы самок и самцов.

Действительно, ооцит формируется в яичнике самки уже в ее эмбриональный период, а участвует в размножении только в период половозрелости самки, поэтому он продолжительное вре­мя находится под влиянием факторов среды, в том числе и му­тагенных, и вероятность приобретения аномальных перестроек кариотипа также велика. Естественного отбора аномальных ооцитов не происходит; они сохраняются в фолликулах яични­ка, и из них формируются неполноценные зиготы. В ооцитах вы­являют до 65% хромосомных аномалий, в том числе 25% из них представляют гипоплоиды, которые повышают риск образования транслокаций. Известно и то, что ооциты более чувствительны к мутагенным факторам, чем спермин. Влияние материнского организма на формирование аномальных зигот и эмбрионов усугубляется тем, что в период эмбрионального развития зиго­та и плод подвержены действию стрессов, приводящих к воз­никновению уродств у потомка. Самок дольше используют в воспроизводстве, и время воздействия на них мутагенных фак­торов значительно больше, чем на самцов.

У самцов неконституциональные аномалии, появляющиеся в гаметах вследствие мутагенеза, часто сопровождаются ги­белью патологических спермиев, то есть происходит презиготический отбор.

Интенсивное использование производителей, имеющих ано­малии в кариотипе, в условиях крупномасштабной селекции и широко применяемого искусственного осеменения повышает риск «засорения» популяции наследственными дефектами гено­ма, снижения воспроизводительной функции и продуктивности потомства.

Выявление и оценка кариотипических ано­малий в популяциях. Исследование кариотипов клеток — сложный процесс. Наиболее удобным объектом исследо­ваний являются Лейкоциты костного мозга или периферической системы. Ткани костного мозга культивируют в среде 199 с добавлением гепарина и колхицина. Под микроскопом рассмат­ривают клетки в стадии метафазы и определяют состояние и число хромосом.

Материалы, полученные при изучении кариотипов сельско­хозяйственных животных, показали негативное влияние спон­танного мутагенеза на кариотипы животных; наблюдалось ухудшение воспроизводительной функции самцов и самок и увеличение эмбриональной и постэмбриональной смертности. Для того чтобы снизить это влияние, необходима организация си­стемы повседневного контроля наличия мутагенных веществ в окружающей среде. Одновременно необходимо осуществлять цитогенетический контроль кариотипов у племенных производи­телей, маточного состава и племенного молодняка. Сбор дан­ных цитогенетического тестирования племенных животных об­разует систему мониторинга, то есть постоянный массовый по­ток информации по кариотипированию поголовья. Полученные данные должны подвергаться анализу на ЭВМ с моделирова­нием процессов племенной работы по устранению кариотипических аномалий в популяциях племенного поголовья.

В анализе собранных данных следует применять математи­ческие методы, позволяющие определить меру риска распрост­ранения аномалий кариотипа и пути его преодоления.

Генетические основы долголетия и биотехнологические мето­ды интенсивного воспроизведения животных. Воспроизведение как жизнеобеспечивающий процесс индивидуума и популяции не сводится только к получению и сохранению приплода. Все более важное значение приобретает биологическое и хозяйст­венное долголетие сельскохозяйственных животных. Долголетие животных имеет видовую обусловленность.

Биологическое долголетие — это длительность жизни, пре­рываемой естественной смертью. Максимум биологического

долголетия у лошадей 60—67 лет, у коров 36 лет, у овец до 20 лет, у свиней до 16 лет. Для оценки сельскохозяйственных животных применяют термин «хозяйственное долголетие», ког­да длительность использования животного определяется его способностью сохранять экономически выгодный уровень про­дуктивности и нормальную функцию размножения. Исследова­ния показали, что долголетие обусловлено наследственностью, а не только условиями жизни.

Увеличение периода хозяйственного долголетия имеет важное экономи­ческое значение. Например, по данным (1983), долголетие у коров айрширской породы в хозяйстве конного завода № 1 Московской области сопровождается сохранением высокой молочности и воспроизводи­тельной функции. В среднем по стаду от каждой коровы получено по 7,5 теленка при наличии 7,5% двойневых отелов, что повышало коэффициент размножения. Коэффициент плодовитости, по П. Вилкоксу (1957), вычисляемый по формуле П=365 (п—1) , где П — индекс плодовитости (%),

D — число дней между первым и последним отелом, п — число отелов, составил в среднем по стаду айрширского скота 100%, а у 20 коров он был очень высок и равен 119,3%. Некоторые коровы прожили по 17 лет и дали по 15 телят. В среднем пожизненный удой коров-долгожительниц со­ставил 60 тыс. кг и более, а при выбытии удой был еще высок — 4400— 4700 кг.

Анализ показал, что долголетие имеет наследственную обусловленность. Так, дочери быка Первенца 511 имели в среднем 8,7 лактации, а дочери Клада 599, Овода 2557 и Роя 3001 характеризовались пониженным долголе­тием, в среднем их использовали 5 лет. В семи семействах коров этого хозяйства прослежено наследственное долголетие в 3—4 поколениях.

Следовательно, долголетие животных наследственно обу­словлено и может сочетаться с высокой молочной продуктив­ностью и интенсивной воспроизводительной функцией, поэтому в селекционной работе можно соответствующим подбором по­высить долголетие и тем самым улучшить экономический эф­фект отрасли.

Биотехнология интенсификации воспроиз­ведения животных. Под биотехнологией понимают но­вые биологические методы влияния на различные процессы жизнедеятельности животных и технологического их использо­вания в целях усовершенствования и повышения производст­венных показателей животноводства. В последние годы комп­лекс приемов воздействия на животных в значительной мере основывается на реализации наследственных свойств, обеспечи­вающих экономический эффект разведения и эксплуатации жи­вотных на базе различных технологических систем. Раздел био­технологии, который основывается на свойствах наследствен­ности организма, по сути дела, представляет собой современ­ные пути воздействия на популяции в виде ряда приемов гене­тической инженерии.

Применительно к высшим организмам, и особенно к сель­скохозяйственным животным, последние 10—15 лет развивается прием пересадки от матерей-доноров к самкам-реципиентам оплодотворенных яйцеклеток в виде зигот и бластоцист. Этот прием имеет технологическое значение, так как позволяет повы­сить интенсивность размножения наиболее ценных самок путем стимуляции у них одновременной множественной овуляции (су­перовуляции), оплодотворения ооцитов в условиях in vivo или in vitro и пересадку полученных зигот (или эмбрионов на стадии бластулы) самкам-реципиентам. Прием трансплантации разработан и наиболее перспективен при разведении одноплодных или редко двухплодных животных, таких как крупный ро­гатый скот, овцы, лошади.

Новый биотехнологический метод воспроизводства во много раз повышает коэффициент размножения у самок. Применяя гормональную стимуляцию овуляции у самок-доноров, можно получить в один половой цикл несколько яйцеклеток. Осемене­ние стимулированной самки дает одновременное развитие нескольких эмбрионов. Вымывая их из половых путей самки-до­нора и перенося и пересаживая самкам-реципиентам, выпол­няющим роль «инкубатора», получают возможность более ин­тенсивного размножения самки-донора. Сочетание долголетнего использования самок со стимуляцией множественной овуляции и трансплантацией зигот (бластоцист) предназначенным для этой цели самкам-реципиентам расширяет воспроизводство ма­точного стада.

Разработаны методы длительного сохранения зигот в замо­роженном состоянии, что является новым современным биотех­нологическим методом ускоренного воспроизводства ценных животных.

Еще более перспективным биотехнологическим приемом яв­ляется метод интенсивного использования производителя, ког­да полученная сперма подвергается замораживанию, длитель­но хранится в специальных камерах и размораживается по ме­ре надобности для осеменения. Метод искусственного осемене­ния и длительного хранения спермы разработан академиком . Разработка и совершенствование этого ме­тода позволяют применять его для многих видов животных.

Интенсификация воспроизведения на современном этапе, опирающаяся на новые методы биотехнологии, оказывает боль­шое влияние на генетическую структуру популяций. Использо­вание фонда яйцеклеток и спермиев, полученных от наиболее ценных животных, приводит к быстрому насыщению улучшае­мой популяции животных желательными для селекции геноти­пами. Вместе с тем необходимо учитывать проблемы, вытекаю­щие при использовании современных методов ускоренного и

интенсивного воспроизводства некоторой части животных дан­ной популяции. К числу этих проблем относят:

необходимость предупреждения иммунологической несовмес­тимости половых клеток самцов и самок и взаимоотношение матери и плода, которая может понижать оплодотворяемость, снижать жизнеспособность эмбрионов и приплода;

сужение генетической изменчивости в популяции при дли­тельном использовании самцов и самок, наследственность кото­рых накапливается в популяции при интенсивной технологии воспроизведения, и возможное повышение депрессии у потом­ства при бесконтрольном и вынужденном инбридинге, а также от повышения биологического сходства в массиве интенсивного использования одних и тех же самцов и самок;

влияние организма самки-реципиента на фенотип и генотип пересаженного зародыша или эмбриона.

Применение интенсивных методов биотехнологии воспроиз­водства требует постоянного генетического, иммунобиологичес­кого и селекционного контроля, предупреждающего возмож­ность распространения бесконтрольного инбридинга и иммун­ной несовместимости между размножающимися животными.

Метод трансплантации при разведении овец. Трансплантацию зигот (или эмбрионов) у овец проводили английские и польские ученые в 50-х годах, но в дальнейшем эти работы не получили развития. В нашей стране исследования по трансплантации у овец уже более 20 лет ведет Институт экспериментальной биологии Академии наук Казахской ССР под руководст­вом академика . Была разработана комплексная методика, включающая: а) получение суперовуляции и зрелых фолликуляр­ных ооцитов, б) их инкубацию в специальной жидкой среде; в) оплодотво­рение ооцитов в условиях in vivo и in vitro; г) методику пересадки зигот (эмбрионов) овцематкам-реципиентам.

Овцематки-доноры и реципиенты были контрастных пород, а именно: донорами были овцы тонкорунных пород, осеменение которых проводили спермой баранов той же породы и получали зиготу с наследственностью, типичной для тонкорунных овец. Матки-реципиенты были грубошерстной, курдючной породы (эдильбаевские), у которых шерстный покров резко от­личался от руна тонкорунных овец, имевших однородную, тонкую, белую шерсть У курдючных овец шерсть окрашена в черный или коричневый цвет, руно не однородно, а состоит из пухового волоса и длинных, грубых, пря­мых шерстинок.

Несмотря на то что трансплантированные зиготы находились в организ­ме овцы-реципиента в течение 5 мес. ее беременности, родившиеся ягнята-трансплантанты сохранили наследственность тонкорунных овец

Примененный метод суперовуляции у овец-доноров сопровождался од­новременным созреванием до 14 яйцеклеток вместо одной, типичной для породы и вида. Из числа пересаженных зигот приживляемость трансплантан­тов составляла более 50%.

Успешные результаты опытов по трансплантации у овец позволили ав­торам работы перенести этот прием биотехнологии в практику овцеводства при решении вопроса о создании новой породы кроссбредных овец в Ка­захстане с использованием импортных овец породы линкольн и ромни-марш Обычные методы завоза баранов этих пород часто усложнялись тем, что импортные животные плохо акклиматизируются в Казахстане, теряю г поло­вую функцию и выбывают уже через год после использования.

Для повышения интенсивности использования овец указанных пород было решено использовать метод трансплантации зигот у небольшой группы чистопородных линкольнских маток, оплодотворенных линкольнскими бара­нами. Бараны-трансплантанты были более приспособлены к местному клима­ту, чем их родители. Эта работа начата в 1974 г. в совхозе «Каскеленский» Алма-Атинской области.

Полученные ярки и баранчики от трансплантации соответствовали тре­бованиям стандарта линкольнской породы. К 1976 г. получено и выращено 5 баранов-трансплантантов. От них получено за 3 года 6850 ягнят и сфор­мировано 4 маточных отары. Продуктивность потомства баранов-трансплантантов высокая. С 1974 г. в совхозе «Каскеленский» ежегодно проводят по 100 операций с межпородной пересадкой зигот к овцам-реципиентам (чисто­породным линкольнам я кроссбредным маткам). В последнее время потом­ство баранов-трансплантантов в совхозе «Каскеленский» и «Илийский» превышает 5 тыс. голов.

Бараны-трансплантанты линкольнской породы, развивавшиеся в матках-реципиентах, приобретают приспособленность к местным условиям, их ис­пользуют по 4—5 сезонов до 6—7-летнего возраста.

Материнский эффект воздействия матери-реципиента на трансплантируемого потомка. Вопрос о взаимосвязи плода и беременной самки не ограничи­вается только и иммунными взаимодействиями. В зоотехнии и биологии длительное время рассматривается так называемый «материнский эффект», то есть влияние беременной самки, ее наследственности и общего состояния на наследственность и фенотип потомства; это проявляется при отдаленной гибриди­зации.

Специальные опыты Хеммонда по скрещиванию контраст­ных пород лошадей—тяжеловоза и пони — установили, что ка­чество потомства различается в зависимости от того, какой по­роды была мать. Если мать —кобыла-тяжеловоз, а отец —пони, то потомство уклоняется по ряду внешних признаков (раз­мер, живая масса) в сторону породы матери. При обратном (реципрокном) подборе, когда мать-пони, а отец — тяжеловоз, потомок также уклонялся в сторону материнской породы. Издавна такое преимущественное влияние материнского орга­низма на качество приплода наблюдалось и при скрещивании кобылы с ослом, когда получали потомка — мула, а от ослицы с жеребцом — лошака.

Вопрос о влиянии матери-реципиента на трансплантант до сих пор не выяснен достаточно полно. Наблюдения на овцах, проведенные в Институте экспериментальной биологии Казахской ССР, показали, что основные внешние признаки тонкорун­ных ягнят-трансплантантов сохранили признаки тонкорунной породы матерей-доноров и не приняли признаков овец-реципи­ентов каракульской породы. Однако шерстный покров ягнят-трансплантантов заметно отличался от контрольных ягнят.

У трансплантантов замечено ослабление извитости шерстинок, некоторое огрубление шерсти, увеличение длины шерстинок, не­которая изреженность шерсти, уменьшение жиропотности, что могло быть получено от матери-реципиента.

Факт «материнского влияния» был получен при межпород­ных пересадках зигот от овец-доноров казахской тонкорунной породы к овцам-реципиентам эдильбаевской породы, конститу­ционально крепким и приспособленным к местным условиям. Ягнята-трансплантанты в этом варианте были более крупными, чем контрольные ягнята казахской тонкорунной породы, в го­довалом возрасте у них лучше был шерстный покров, длиннее шерсть, выше настриг шерсти, приспособленность к экстремальным условиям климата.

При использовании биотехнологического приема трансплан­тации необходимо учитывать возможное влияние реципиента на качество трансплантированного материала, который может формировать как положительные, так и некоторые нежелатель­ные качества у приплода.

Подготовка спермиев к оплодотворению вне организма самки. Для того чтобы спермин могли оплодотворить яйцеклетку в условиях in vitro, необходимо, чтобы они прошли определенную подготовку в виде стадии капацитации, результате которой спермин приобретают способ­ность к оплодотворению, В естественных условиях стадия капацитации осуществляется в половых путях самки в результате взаимодействия спермин с тканями и жидкостями полово­го тракта самки.

Для капацитации спермиев в условиях in vitro пытались применять различные биологические среды в виде фолликулярной жидкости, жидкости яйцеводов, сыворотки крови и синте­тических сред, но процесс капацитации получить не удавалось. Причиной неудач в оплодотворении ооцитов в условиях In vitro может быть неполноценность цитоплазматического созревания ооцитов или недостаточная подготовка спермиев в процессе их капацитации и акросомальной реакции.

Для определения состояния спермиев при инкубации их в различных жидкостях в условиях in vitro было проведено углубленное исследование нативных и оттаянных спермиев быка, выявлены с помощью электронного микроскопа их морфологические особенности в связи с процессом капацитации и проверена способность к оплодотворению яйцеклеток золотистого хомячка, у которых была удалена блестящая оболочка (Качура, Служавая, 1985; 1986). Было доказано, что для достижения оплодотворения в условиях in vitro необходимо вызывать капацитацию и акросомальную реакцию спермиев, воздействуя специальными солевыми растворами Наилучшие результаты по подготовке спермиев к оплодотворению были получены при инкубации в среде BWW. Доказательством сохранения оплодотворяющей способности спермиев служил метод проникновения стимулированных спермиев быка с признаками капацитации в яйцеклетки хомячка, лишенные прозрачной оболочки. Капацитированные спермин с акросомальной реакцией проявляли оплодотворяющую способность, проникали в яйцеклетку хомячка. Осеменение яйцеклеток хомячка может служить методом оценки оплодотворяющей способности спермы, подвергнутой капацитации в производствен­ных условиях.

Метод оплодотворения in vitro приобретает перспективное значение при проведении отдаленной гибридизации животных в целях получения животных нового типа, межвидовых или более отдаленных типов гибридов, так как естественное спаривание и оплодотворение между животными отдаленных видов чаще все­го затруднены. Получение полноценных зигот при указанной си­стеме капацитации сперматозоидов делает перспективным ин­тенсификацию воспроизведения животных в условиях искусственного оплодотворения и инкубации эмбриона.