Современные биотехнологии в животноводстве. Использование достижений биотехнологии в животноводстве. Клеточная биотехнология в животноводстве (основные направления)

29-01-2012, 16:33

В настоящее время в результате успехов фундаментальных наук возникла возможность развития принципиально новых эффективных методов влияния на организм животных и на их наследственность.
Главными разделами биотехнологии являются генная и клеточная инженерия. Сейчас методы генной инженерии наиболее детально разработаны на микроорганизмах. Разработаны методы, позволяющие направленно изменять генотип микроорганизма. В отличие от мутаций эти изменения можно заранее планировать. Примерами могут служить микроорганизмы, в геном которых совершенно определенно встроены гены, ответственные за синтез интерферона, соматотропина, некоторых незаменимых аминокислот. Совершенно очевидно, что возможности дальнейшего развития этого направления огромны. И сейчас широким фронтом ведутся исследования и разработки по выделению и планированию определенных генов и по методам их внедрения в геном.
Если генная инженерия в микробиологии стала реальностью и приобретает все большее практическое значение, то у животных применение этих методов только начинается, но фронт исследований расширяется быстрыми темпами. Уже установлено, что в принципе возможно выделить определенные гены из генома животных и встроить их в геном другой особи. Так, уже ген соматотропина - гормона роста крысы встроен в геном мыши и в результате резко усилены темпы роста реципиента и увеличилась конечная живая масса. Можно себе представить, какое огромное практическое значение будет иметь использование этого приема на сельскохозяйственных животных. Представляется возможность по заранее намеченному плану реконструировать геном домашних животных, придать ему заранее заданные свойства. Совершенно очевидно, что для достижения таких результатов традиционными методами потребовалась бы работа в течение многих поколений.
Возникает перспективная задача - использовать домашних животных как живые реакторы, ферментеры для производства ценнейших биологически активных веществ. Например, встроив ген интерферона в геном коровы, можно рассчитывать, что этот гормон будет экспрессироваться и в молочной железе. А это позволит, учитывая высокую активность молочной железы, получать данное вещество с молоком в значительных количествах и, вероятно, при высокой экономической эффективности. Это же в принципе относится и к другим биологически активный веществам. И в данном случае молочный скот является самым оптимальным объектом для создания таких живых реакторов, так как ни одно из сельскохозяйственных животных не обладает такой интенсивностью синтеза и выведения из организма самых разнообразных продуктов.

Министерство сельского хозяйства Российской Федерации

ФГОУ ВПО "Ульяновская государственная сельскохозяйственная академия"

БИОТЕХНОЛОГИЯ В ЖИВОТНОВОДСТВЕ

Ульяновск - 2008 г.

П.С.Катмаков, А.В.Бушов, В.П.Гавриленко. Биотехнология в животноводстве. Учебноепособие. - Ульяновск, УГСХА, 2008, 154 с.

Под общейредакциейпрофессораП.С.Катмакова.

Рецензенты:

В.П.Дегтярев , доктор биологических наук, академик РАСХН,Д.А.Васильев, докторбиологическихнаук, профессор.

Учебное пособие написано в соответствии с программой курса по биотех- нологии длястудентов биотехнологическогофакультета.

В пособии на уровне современных знаний изложены вопросы молекуляр- ных основ наследственности, генетической и клеточной инженерии, включая конструирование рекомбинантных ДНК и векторных систем. В главах, посвя- щенных трансплантации эмбрионов, получению трансгенных животных, кло- нированию и получению химер значительное внимание уделено практиче- скому использованию достижений биотехнологии в селекции сельскохозяй- ственныхживотных.

Рассмотрены вопросы биотехнологии кормовых препаратов - получение кормовых белков, незаменимых аминокислот; ферментных, витаминных пре- паратов и липидов. Особое внимание уделено научным и правовым основам обеспечения биобезопасности в биотехнологии, биоинженерии и использова- нии генетически модифицированных организмов. Каждая глава заканчивается перечнем вопросов для самостоятельного контроля усвоения материала.

© ФГОУ ВПО« Ульяновская ГСХА», 2008. © П. С. Катмаков, А. В. Бушов, В. П. Гавриленко, 2008.

2.4. Генетическая инженерия на уровне хромосом и геномов …………………………………………………........... 38

9.3. Критерии, показатели и методы оценки генетически модифицированныхорганизмовиполучаемыхотнихпродуктов

Термин "биотехнология " впервые использовал Карл Эреки в1919 году для обозначения работ, в которых продукты получают с помощью живых организмов. В биологическом энциклопедическом словаре, издан- ном в1986 г., биотехнологией называют использование живых организ- мов и биологических процессов в производстве. Европейская федерация биотехнологии определяет современную биотехнологию как использова- ние наук о природе(биологии, химии, физики) и инженерных наук(элек- троники) применительно к биосистемам в биоиндустрии. Будучи древней сферой производства, биотехнология сегодня представляет собой ультра- современный этапнаучно- техническогопрогресса.

На начальном этапе биотехнология опиралась главным образом на достижения микробиологов и энзимологов, а в последние годы она полу- чила мощный импульс к развитию со стороны наиболее интенсивно раз- вивающихся областей биологии: вирусологии, молекулярной и клеточной биологии, молекулярной генетики.

Рождение нового направления в биологии - генетической инженерии- условно можно отнести к1972 г., когда в лаборатории П. Берга впервые была синтезирована рекомбинантная молекула ДНК, что окончательно закрепило за биотехнологией и биоинженерией(ядерной биологией) важ- нейшее место в современной науке. Работы выдающихся биологов А. А. Баева, А. Н. Белозерского, О. Эйвери, Г. Гамова, К. Кораны, Ф. Жакоба, Ж. Моно, Дж. Беквиста, Ю. А. Овчинникова, А. С. Спирина и др. дополнили

последовательный ряд важнейших открытий по идентификации генов и ферментов, выделению молекул ДНК из растительных, микробных и жи- вотных клеток, расшифровке генетического кода и механизмов экспрес- сии генов и биосинтеза белка упрокариот и эукариот.

В 50- е годы в биологии возникает еще одно важное направление- кле- точная инженерия и связанная с ней клеточная биотехнология.

Генетическая и клеточная инженерия определили главнейшее ядро и направление современной биотехнологии, методы которой получили ши-

рокое развитие в 80- е годы и используются во многих областях науки и производства в нашей стране и за рубежом.

Современная биотехнология (биоинженерия) - это наука о генноинженерных и клеточных методах и технологиях создания и использования генетически трансформированных (модифицированных) растений, животных и микроорганизмов в целях интенсификации производства и получения новых видов продуктов различного назначения.

Высшим достижением новейшей биотехнологии является генетиче- ская трансформация, перенос чужеродных донорских генов в клетки- ре- ципиенты растений, животных и микроорганизмов, получение трансген- ных организмов с новыми или усиленными свойствами и признаками. По

своим целям и возможностям в перспективе это направление является стратегическим. Оно позволяет решать принципиально новые задачи по созданию растений, животных и микроорганизмов с повышенной устой- чивостью к стрессовым факторам среды, высокой продуктивностью и ка- чеством продукции, по оздоровлению экологической обстановки в приро- де и всех отраслях производства.

Биотехнология решает не только конкретные задачи науки и произ- водства. У нее есть более глобальная методическая задача- она расширяет и ускоряет с помощью достижений научно- технического прогресса мас- штабы воздействий человека на живую природу и способствует приспо- соблению живых систем к условиям существования человека, выступая в роли новогомощного фактора антропогенной адаптивной эволюции.

По своим потенциям биотехнология экологически достаточно чистый и практически неисчерпаемый высокоэкономичный производитель разно- образной продукции и поэтому все больше будет вытеснять несовершен- ные, ограниченные ресурсами и экологически вредные современные хи- мические технологии. Однако, для большего прогресса биотехнология нуждается в успехах фундаментальных наук и в более совершенных ме- тодах оперирования живыми системами.

ГЛАВА1. МОЛЕКУЛЯРНЫЕ ОСНОВЫНАСЛЕДСТВЕННОСТИ

1.1. Нуклеиновые кислоты – материальные носители наследст-

венной информации. Хромосома представляет собой нуклеопротеидную структуру (дезоксинуклеопротеид), в состав которой входит дезоксирибо- нуклеиновая кислота, основные белки– гистоны, негистоновые белки и небольшое количество рибонуклеиновой кислоты. Ведущая роль в на-

следственности принадлежит ДНК, которая является носителем наследст- венной информации практически у всех организмов, как прокариот, так и эукариот, за исключением некоторых РНК– содержащихвирусов.

Нуклеиновые кислоты были открыты Фридрихом Мимером (18441895 г. г.) в1869 г. Из ядер клеток человека он выделил вещество, назван- ное им нуклеином(от лат. Nucleus – ядро). В дальнейшем были изучены строение и молекулярная структура нуклеина и установлено, что он пред- ставлен двумя типами нуклеиновых кислот– ДНК- ой, локализованной преимущественно в ядре и РНК- ой, находящейся в ядре и цитоплазме.

Дезоксирибонуклеиновые кислоты – высокомолекулярные соедине-

ния; их молекулярный вес колеблется от 5 млн. до 40 млн. В состав ДНК входят: сахар – дезоксирибоза, 4 азотистых основания – производные пурина (аденин и гуанин) и пиримидина (тимин и цитозин) и остатки фосфорной кислоты (фосфат). Аденина (А) содержится обычно столько, сколько тимина (Т), а количество гуанина (Г) равно количеству цитозина (Ц). Нуклеотиды соединяются между собой , обра - зуя длинную цепочку , химическим остовом которой служат остатки фос - форной кислоты , которые связаны фосфодиэфирными связями с 5′ угле - родом одной молекулы пентозного сахара и 3′ углеродом другой .

Структурная формула молекулы ДНК была установлена в 1953 г. Д. Уотсоном и Ф. Криком. Согласно их модели, молекула ДНК состоит из двух цепей, связанных междусобой. Они отличаются сильной спиральной

извитостью и могут складываться в плотные столбики или растягиваться в длинные слегка извитые нити. Цепи двойной спирали удерживаются вме- сте водородными связями между азотистыми основаниями, лежащими друг против друга.

Молекула ДНК состоит из цепи молекул дезоксирибозы, соединенных между собой фосфатными остатками. К каждой молекуле сахара присое- динено одно из оснований– аденин, тимин, гуанин и цитозин, иногда ме- тилцитозин. Вторая цепь ДНК состоит из аналогичных соединений, но основания в ней расположены так, что напротив аденина в первой цепи во второй находится тимин, напротив гуанина– цитозин, причем аденин и тимин соединены двойными водородными связями, а гуанин и цитозин– тройными(пр. Чаргафа).

Число пуриновых нуклеотидов (А+Г)= числу пиримидиновых (Ц+Т),

т.е. отношение (А+Г) : (Т+Ц) = 1. Две комплементарные нити образуют правовинтовую спираль , каждый виток которой имеет длину 3.4 нм , рас - стояние между нуклеотидами 0.34 нм . Азотистые основания ориентиро -

ваны к середине спирали. Для хромосом эукариотов характерно линейное строение молекулы ДНК, у прокариот, плазмид, митохондрий и пластид молекулы ДНК бывают замкнуты в кольцо.

Число нуклеотидов и их последовательность в молекуле ДНК специ- фичны для каждого вида. Д. Уотсон ввел понятие о видовой специфично- сти ДНК. Коэффициентом видовой специфичности называют соотноше- ние(А+ Т): (Г+ Ц). Молекула ДНК обладает исключительным многообра- зием. Если предположить, что у млекопитающих в ДНК содержится10 8 нуклеотидов, то число молекул ДНК, различающихся по порядку чередо- вания нуклеотидов, будет4 в степени10 8 . Таким образом, в молекуле ДНК может быть записан практически любой объем наследственной информа- ции и укаждой особи эта запись уникальна и специфична.

В отличие от содержащихся в живом организме других химических соединений молекула ДНК обладает способностью к автосинтезу, т. е. к самовоспроизведению в процессе репликации. Репликацией называют

процесс самокопирования молекулы ДНК с точным соблюдением порядка чередования нуклеотидов, присущего исходным комплементарным нитям. Происходит это с участием специальных ферментов – дезоксирибонуклеазы, расщепляющей молекулу ДНК, и ДНК – полимеразы, способствующей ее синтезу.

Репликация происходит в период синтеза (S- период ) интерфазы мито-

тического цикла . На отдельных участках молекулы ДНК образуются

так называемые вилки репликации. В этих местах под влиянием первого фермента водородные связи между азотистыми основаниями разрываются, комплементарные нити разъединяются, и каждая из них становится матрицей, на которой происходит синтез дочерних нитей. Такой тип репликации получил название полуконсервативного.

Участок молекулы ДНК в том месте, где начали расплетаться компле- ментарные нити, называется вилкой репликаций. Она образуется у прока- риот, плазмид, митохондрий и пластид в одной определенной, генетиче- ски фиксированной точке. В молекуле ДНК у эукариот таких« стартовых точек» бывает несколько.

У эукариот на каждой комплементарной нити ДНК процесс реплика- ции идет неодинаково, т. к. они антипараллельны, поэтому одна из нитей называется «лидирующей », другая– «запаздывающей» . « Лидирующая» нить синтезируется при участии фермента ДНК– полимеразы в виде сплошной комплементарной нити.

Синтез « запаздывающей» нити протекает сложнее с участием ком- плекса ферментов. Вначале образуются отрезки– реплики новой дочерней нити ДНК, прочное соединение которых осуществляет ферментлигаза . Эти отрезки новой нити ДНК содержат у эукариот 100-200 нуклеотидов, у прокариот 1000-2000 нуклеотидов. Их называют фрагментамиОказаки по имени описавшего их японского ученого. ДНК- полимераза II проверяет комплементарность оснований и вырезает те из них, которые не компле- ментарны, бреши застраиваются правильныминуклеотидами.

Репликация кольцевых молекул ДНК у прокариот, а также ДНК плаз- мид, митохондрий и пластид протекает по типу, получившему название« катящегося обруча». При этом одна из нитей молекулы ДНК разрывает- ся, и ее конец прикрепляется к клеточной мембране, а на противополож- ном конце, как на матрице, происходит синтез дочерней нити ДНК. Реп- ликация ДНК протекает довольно быстро. У бактерий она составляет око- ло30 мкм в минуту; за это время к нити матрице присоединяется около500 нуклеотидов дочерней нити. У вирусов– около900 нуклеотидов в минуту. У эукариот репликация протекает медленнее– дочерняя нить уд- линяется на1,5-2,5 мкм в минуту.

Таким образом, ДНК способна самовоспроизводиться(реплициро- ваться, самокопироваться) и сохранять наследственную информацию, за- кодированную в ней в виде последовательности чередования нуклеотид- ных оснований, во множестве поколений клеток, образующихся в онтоге- незе многоклеточногоорганизма.

Рибонуклеиновая кислота по своему строению несколько сходна с ДНК. Она также имеет цепь из сахара рибозы, соединенной фосфатными остатками; к молекулам рибозы присоединены основания – аденин, гуанин, цитозин, но вместо тимина здесь включается другое производное пиримидина – урацил. Молекула РНК одноцепочная, слегка спиралеобразно изогнутая. В клетке содержится РНК в основном трех типов: информационная (матричная) – и-РНК (м-РНК), рибосомальная – р-РНК и транспортная – т-РНК.

Все рибонуклеиновые кислоты синтезируются на соответствующих участках молекулы ДНК. Они имеют значительно меньшие размеры, чем ДНК. В живом организме в синтезе РНК участвует лишь одна цепь ДНК. Образовавшаяся двойная цепь ДНК/ РНК существует до тех пор, пока со- отношение между ДНК и РНК не достигнет определенной величины, по-

сле чего молекула РНК отделяется и поступает в ядрышко или по каналам эндоплазматической сети в органоиды или плазмуклетки.

Биотехнологии в животноводстве набирают всё большую популярность. Это обстоятельство обусловлено всё возрастающей нагрузкой на АПК . Во многих странах сложилась непростая ситуация с обеспечением населения продуктами питания , что дало существенный толчок к поиску решений по увеличению эффективности предприятий АПК .

При этом, есть несколько подходов к решению данной проблемы, каждый из которых имеет свои достоинства и недостатки. Все большую популярность сегодня набирает направление с использование генной инженерии. Организмы, получаемые в результате генетических модификаций, более устойчивы к заболеваниям, не боятся засухи и более продуктивны. Существенным недостатком использования данной технологии, является недостаточность проведенных исследований по их безопасности, а имеющиеся данные крайне противоречивы!

Исходя из вышесказанного, мы рекомендуем обратить Ваше внимание на совершенно иное направление в , которое является абсолютно безопасным, а в условиях России — единственно верным! Использование природных механизмов, с применением микроорганизмов, активных вытяжек из растений и грибов — это направление не ново, но получило новый импульс в последние 5-10 лет. Продукты получаемые с использованием данной методики — безопасны, т.к. при выращивании не использовались чужеродные химические и (внедрение генетического материала с получением ГМО ). Для России, с ее уникальными природными богатствами, данный метод является единственно правильным. Современные биотехнологии , способны значительно уменьшить издержки и повысить эффективность.

Сегодня разработаны биопрепараты для животных и методики их применения для различных направлений животноводства . С успехом используются микробиологические препараты , значительно увеличивающие прирост массы, укрепляющие защитные реакции организма, восстанавливающие микробный баланс в желудочно-кишечном тракте. Помимо этого, разработаны технологи, позволяющие значительно улучшить качество .

Большой проблемой для сельхозпроизводителей является — навоз КРС, подстилочный материал, птичий помет и прочее. Для этой области животноводства, также разработаны микробиологические препараты, которые перерабатывают отходы в биогумус в очень короткие сроки(2-4 недели, вместо 3-5 лет). Это позволяет значительно упростить процесс утилизации, получить ценное удобрение и избавиться от уплаты экологических штрафов.

УДК 604.6:636

Роль биотехнологии в развитии животноводства
: Аналит. Обзор. – Алматы: НЦ НТИ, 2009. – с.

В обзоре анализируются отечественные и зарубежные материалы по трансплантации эмбрионов, излагаются результаты внедрения биотехнологии в практику разведения сельскохозяйственных животных. Рассматриваются также перспективы генной инженерии и получения идентичных близнецов на основе клонирования, сохранения редких и исчезающих животных, создания банка-хранилища эмбрионов от высокоценных родительских пар методом криоконсервирования. Акцентирована роль биотехнологии в дальнейшем развитии животноводства. Рассматриваются ветеринарные аспекты трансплантации эмбрионов.

Аналитический обзор предназначен для научных работников и специалистов в области селекции и разведения животных, а также для работников сельского хозяйства , специалистов сферы управления и планирования агропромышленного комплекс а.

Библиограф. 88.

РОЛЬ БИОТЕХНОЛОГИИ В РАЗВИТИИ ЖИВОТНОВОДСТВА

ВВЕДЕНИЕ

Биотехнология является одним из ведущих направлений научно-технического прогресса и занимает ключевую позицию в экономике многих высокоразвитых государств. Именно поэтому проблема развития биотехнологии становится одним из социально экономических и политических приоритетов, пользующихся государственной поддержкой. Научно-техническая политика в области биотехнологии нацелена на организацию высокоэффективных импортозамещающих производств, способствующих обеспечению материального благополучия народа и экономической независимости страны.

Бурное развитие биотехнологии коренным образом изменило возможности и эффективность селекции. Широкое применение в практике получила клеточная инженерия и трансплантация эмбрионов. Это позволило ускорить темпы генетического совершенствования племенных и товарных стад, создавать высокоценных животных с запрограммированными продуктивными признаками, генетически клонировать их, ускоренно получать рекордисток и целые стада с рекордными удоями, управлять онтогенезом.

В Казахстане сложилась довольно сложная ситуация в обеспечении населения биопрепаратами медицинского и ветеринарного назначения, а также продуктами питания. За последние несколько лет снизилось поголовье скота, уменьшилась площадь посевных земель и резко упала урожайность продовольственных и кормовых культур, в результате чего значительную часть сельскохозяйственных продуктов наша страна вынуждена импортировать. Появилась продовольственная зависимость от зарубежных фирм, что негативно сказывается на экономике республики.

Воспроизводство животных – основной фактор, лимитирующий эффективность производства животноводческих продуктов.

Новые научные открытия в области физиологии, генетики, иммунологии и системного анализа существенным образом расширяют возможности в деле регулирования воспроизводства, повышения продуктивности и общей экономической эффективности выращивания сельскохозяйственных животных. Все эти методы связаны с манипулированием на уровне клеток (главным образом половых) или эмбрионов с использованием физиологических активных соединений (биологических, полусинтетических или синтетических гормональных препаратов и др.). По этой причине методы целенаправленного регулирования процесса воспроизводства домашнего скота были названы биотехнологическими. К их числу относят: стимуляцию и синхронизацию охоты, суперовуляцию, искусственное осеменение, трансплантацию эмбрионов, хранение гамет и эмбрионов, целенаправленное получение двоен, регулирование пола, раннюю диагностику беременности , управление процессом родов, создание химер и др.

Трансплантация эмбрионов рассматривается не как замена, а как дополнение к методу искусственного осеменения. При различном использовании этого метода можно значительно увеличить генетическую ценность сельскохозяйственных животных, успешно преодолеть ряд форм бесплодия , обеспечить благоприятные условия для осуществления специальных селекционных программ.

Расширение технологии трансплантации эмбрионов позволило провести ряд исследований для совершенствования и контроля процессов разделения и их замораживания, пересадки зигот и определения времени и места их аппликации . Эти достижения очень ценны в изучении генетических показателей и функций воспроизводства сельскохозяйственных животных.

Возможность индуцирования полиовуляции позволила значительно повысить эффективность трансплантации путем получения большего количества генетически ценных потомков. Теоретически от генетически выдающейся коровы при помощи метода пересадки зигот можно получить более 100 телят за период ее использования в качестве донора (1,5 - 2 года).

В области селекции крупного рогатого скота трансплантация эмбрионов обеспечивает более интенсивное размножение животных с высокой генетической ценностью и животных малочисленных пород, сокращает генерационный интервал, предоставляет возможность проводить более строгую селекцию матерей быков, улучшает контроль за наследственностью матерей племенных быков. Этот метод предоставляет большие возможности для использования мировых генетических ресурсов: транспортировка глубокоохлаждонных эмбрионов вместо животных, устранение ветеринарных препятствий в международной торговле , исключение необходимости адаптации импортированного генетического материала к новым условиям среды.

В трансплантации эмбрионов животных – огромный прогресс, вследствие чего этот метод занял прочное место в современных программах селекции. Благодаря ему за 10 лет можно добиться генетического улучшения стада, а при традиционном методе селекции это достигается только за 30 лет. Метод трансплантации вместе с искусственным осеменением рассматривается как основа современной биотехнологии воспроизводства высокопродуктивных племенных животных.

1. РАЗВИТИЕ БИОТЕХНОЛГИИ В ЖИВОТНОВОДСТВЕ

Прогресс современной сельскохозяйственной биотехнологии в животноводстве неразрывно связан с расширением и совершенствованием арсенала используемых методов исследований. В области зооинженерии во многих странах мира биотехнологические методы нашли широкое применение при решении проблем повышения воспроизводительной функции и создании новых типов животных (трансгенных). Использование методов генной инженерии способствовало восстановлению и сохранению исчезающих видов сельскохозяйственных и диких животных.

По своему содержанию, целям и задачам биотехнология становится важнейшей составной частью экономики мира, в том числе и агропромышленного производства. В его основе лежит использование биологических объектов – растений, животных и микроорганизмов, биологических процессов, эффективное управление которыми и составляет суть биотехнологии в традиционном и современном смысле.

Процесс генетического улучшения продуктивных и адаптивных качеств животных обеспечивается выявлением, интенсивным размножением и рациональным использованием наиболее ценных в генетическом плане особей, поскольку такие особи, встречаются в природе крайне редко, то возникает проблема их ускоренного воспроизводства, что особенно важно в отношении малоплодных животных.

При традиционных методах воспроизводства репродуктивный потенциал маток полностью не реализуется и получение животных с желательным типом относительно мало и требует длительный срок для осуществления намеченной цели. Это происходит, во-первых, по причине их низкой воспроизводительной способности и, во-вторых, из-за признаков, обусловленных рецессивными генами подавляющих в принятых подборах пар. Следовательно, совокупность таких биологических факторов становится все более очевидным, фундамента­льной особенностью популяционного уровня и ее следует решать качественно иными методами, в частности методами современной биотехнологии.

Биотехнология на сегодня представляет собой ультрасовременный этап научно-технического прогресса аграрной науки. Пионерами методов биотехно­логии, которые уже широко применяются в животноводстве, являются трансп­лантация и криоконсервация генетических материалов животных (гамет и эмбрионов), на базе которых решается проблема ускоренного размножения и сохранения генофонда ценных генотипов и создания на их основе новых высокопродуктивных пород животных с запрограммированными качествами.

Однако, некоторые биотехнологические и селекционно-генетические аспек­ты сохранения, ускоренного размножения и племенного улучшения животных мало изучены и недостаточно разработаны. В частности, не всегда дают стабильные результаты гормональная стимуляция суперовуляции у овец-доноров и извлечение эмбрионов, являю­щиеся исходным материалом для метода трансплантации и криоконсервации эмбрионов. Остается проблемным вопрос приживляемости эмбрионов после пересадки их реципиентам , а также не достаточно изучены влияние условий кратковременного и длительного хранения и состава сред на жизнеспособность эмбрионов овец, которые необходимы для успешного выполнения программы сохранения и ускоренного размножения высокопродуктивных пле­менных животных.

В современных условиях развития животноводства особую актуальность приобретает разработка прогрессивных методов биотехнологии ускоренного размножения и сохранения высокоценных племенных животных, направленных на повышение эффективности методов трансплантации и криоконсервации эмбрионов в овцеводстве и разработка методов оценки племенных качеств животных в министадах, обеспечивающих ускорение селекционного прогресса в популяциях.

Приоритетными направлениями в области животноводства и ветеринарии являются: создание, сохранение, развитие и использование генетических ресурсов животных для выведения новых высокопродуктивных, устойчивых к стрессовым факторам среды пород, линий, типов и кроссов сельскохозяйственных животных, птиц; разработка эффективных технологий их содержания с учетом породного районирования; совершенствование биотехнологических методов сохранения и размножения генофонда сельскохозяйственных животных; разработка эффективных методов диагностики, терапии и профилактики болезней животных. Проанализировав деятельность научных организаций, МСХ РК сделан вывод, что в настоящее время развитие агропромышленного комплекса страны сдерживается не столько из-за отсутствия или недостатка научных разработок, рекомендаций, пород, типов и линий животных, сколько из-за недостаточного их внедрения в производство .

Одним из основных методов совершенствования пород крупного рогатого скота в республике является искусственное осеменение и использованием высококлассных быков-производителей. На современном этапе имеющееся поголовье высокопродуктивных коров не обеспечивает полную потребность племпредприятий в быках-производителях. Использование метода трансплантации эмбрионов в селекционно-племенной работе открывает возможности ускоренного размножения генетически ценных животных по материнской линии.

В настоящее время технология трансплантации эмбрионов включена в долгосрочные племенные программы многих развитых стран мира по разведению, улучшению и сохранению существующих пород скота.

Углубленные исследования репродуктивной функции животных, ее возможная регуляция, микрохирургические манипуляции с зародышами показали, что метод трансплантации может являться основой ускоренного воспроизводства высокопродуктивных коров и целых популяций. Практическое применение этого метода в скотоводстве обеспечивает интенсивное размножение животных с высокой генетической ценностью, ускоренное получение высокоценных племенных быков, матерями которых являются выдающиеся родоначальницы, способствует повышению эффективности племенной работы, оздоровлению стада и защите от ряда заболеваний.

Мировой опыт свидетельствует, что трансплантация эмбрионов может ускорить селекционный прогресс в молочном скотоводстве в 6-7 раз по сравнению с обычными методами разведения. Результаты применения трансплантации эмбрионов на практике показывают, что этот метод позволяет получать при разовом использовании донора 2,5-3,0 теленка в год, при многократном (2-5 раз в год) – 6-20 и более телят.

Метод трансплантации позволяет получать зародыши от одной самки 4-5 раз в год, вследствие чего очевидна реальная возможность ежегодного получения от коровы-рекордистки до 10-30 и более телят. Это позволяет значительно ускорить ежегодный генетический прогресс в стаде путем интенсивного отбора, точности оценки матерей быков и племенного использования животных с высоким генетическим потенциалом. Трансплантация эмбрионов позволяет быстро размножить импортируемые группы животных. Кроме того, ввозить зародыши гораздо дешевле, чем животных. Разработанная технология криоконсервирования эмбрионов обеспечивает длительное их хранение и создание криобанка зародышей выдающихся животных.

Для комплектации собственной племенной базы быками-производителями АО «Асыл тулiк» закупило из Республики Словакия 200 глубокозамороженных эмбрионов, полученных от высокоценных родительских пар зарубежной селекции, из которых 100 эмбрионов голштинской черно-пестрой породы, 50 эмбрионов голштинской красно-пестрой породы и 50 эмбрионов швицкой породы. Средняя продуктивность матерей отцов эмбрионов по голштинской черно-пестрой породе составляет от 10 000 до 17 000 кг молока в год с жирностью 3,5-4,5 %. Продуктивность коров-доноров составляет от 9 000 до 12 000 кг молока в год с жирностью 3,6-4,7 %.

За 4 года работы было проведено 96 эмбриопересадок, приживляемость эмбрионов составляет от 33 до 60 %, что является хорошим показателем. Получено 22 теленка-трансплантанта, из них 9 бычков-трансплантантов находятся на предприятии и от них получают сперму, наряду с этим они поставлены на оценку по качеству потомства в хозяйствах ряда областей. Данные по оценке показывают, что дочери быков-трансплантантов превышают по продуктивности сверстниц в 2-2,5 раза. Телки-трансплантанты остаются в хозяйствах и используются для «заказного» спаривания.

Таким образом, трансплантация эмбрионов играет важную роль в молочном и мясном скотоводстве страны, и ее значение будет постоянно возрастать, т. к. она позволяет лучше использовать биологические резервы самок для повышения производства продуктов животноводства. Залогом успешной работы по трансплантации эмбрионов являются: выбор правильной структуры управления и формы организации работ по трансплантации, наличие современного оборудования, инструментария, эффективных биопрепаратов, полноценное кормление, хороший уход и содержание коров-доноров и телок-реципиентов, создание условий при проведении работ высококвалифицированными специалистами, считает Ж. Алмантай .

В животноводстве США, имеющем высокий уровень развития, многие породы и виды животных уже практически не различаются по продуктивности. Поэтому важное значение имеет сохранение биологического разнообразия генофонда сельскохозяйственных животных. Решение данной проблемы ученые связывают с биотехнологией. В этой связи актуальны следующие направления научных исследований: картирование генов животных и разработка методов генной инженерии; использование генов диких близкородственных видов для совершенствования сельскохозяйственных форм; разработка биотехнологических приемов создания новых и размножения имеющихся лучших животных.

Генетические ресурсы животных представляют ценный и стратегически важный капитал любой страны, так как они связаны с решением проблемы обеспечения населения страны продовольствием, промышленности – сырьем. В целях сохранения генофонда сельскохозяйственных животных необходимо осуществить мероприятия на двух уровнях: популяционном и клеточно-биотехнологическом. На популяционном уровне следует создать реликтовые фермы по регионам для сохранения исчезающих пород и популяций животных в генофондовом хозяйстве; получение от них достаточного количества гамет и эмбрионов и их криоконсервация; ускоренное воспроизводство ценных особей путем трнсплантации эмбрионов; генетическая экспертиза существующих в республике и завозимых в страну племенных животных с целью охраны геноресурсов животноводства Казахстана от дрейфа нежелательных генов. Необходимость данных мероприятий вызвана возможностью завоза вредных генов, чреватых самыми непредсказуемыми и нежелательными последствиями .

Одним из ключевых моментов ускоренного размножения ценных генотипов животных является разработка фундаментально-прикладных основ биотехнологических методов, таких как трансплантация эмбрионов, криоконсервация гамет и эмбрионов, направленные, прежде всего, на максимальное использование воспроизводительных способностей маток-доноров эмбрионов. В процессе совершенствования поголовья животных резко возросла роль производителей, а влияние маток осталось незначительным из-за малого числа производимого ими потомства. Так, число потомков от одной овцы и коровы за всю ее жизнь составляет от 3 до 6 голов. Потомство же генетически ценных быков и баранов-производителей при искусственном осеменении может насчитывать до нескольких десятков тысяч голов. Между тем биологические возможности воспроизводства маток велики, яичники новорожденных телочек и ярок содержат до 50-70 тыс. потенциальных яйцеклеток. Для более полного использования этого огромного генетического потенциала в качестве незаменимого инструмента служит биотехнологический метод – трансплантация эмбрионов в сочетании с гормональной индукцией суперовуляции.

Отмечает, что в Казахстане своевременно были предприняты кардинальные меры для решения проблемы сохранения и ускоренного размножения численности поголовья ценных и редких генотипов овец. Для этого учеными-аграрниками широко внедряются в практику воспроизводства овец новейшие достижения биотехнологической науки, такие как гормональная стимуляция полиовуляции и трансплантации эмбрионов. В результате проведенных работ по трансплантации эмбрионов получены каракульские ягнята, выращенные в организме овцематок-реципиентов. В качестве реципиентов использовались овцематки едилбаевской, казахской тонкорунной и казахской полутонкорунной пород овец. Приживляемость составила в среднем 63 %. От каждой овцематки-донора получено в среднем по 5 нормальных ягнят, выращенных в организме овцематок-реципиентов. Указано, что биотехнологический метод гормональной стимуляции полиовуляции и трансплантации эмбрионов позволяет ускоренными темпами увеличить численность высокопродуктивных, ценных и редких генотипов каракульских овец.

Для поддержания тенденций племенного совершенствования скота в Украине разработали государственную программу селекции в животноводстве, в которой предусматривается ряд мер по материальной компенсации затрат на закупку эмбрионов от высокопродуктивных коров-доноров (до 500 долл. за эмбрион), оплате работы специалистов-эмбриологов.

Активно велись работы по пересадкам эмбрионов, импортированных из стран Северной Америки и собственного производства от коров – доноров специализированных молочных и мясных пород скота, в лаборатории при государственном селекционном центре Украины.

За десять лет пересажено более 5 тыс. зародышей, приживляемость их составила 49,3 % и колебалась по годам от 42 до 56 %. По итогам этой работы издан каталог эмбрионов крупного рогатого скота .

Проведены работы по изучению динамики роста и развития ягнят-трансплантатов в сравнении со сверстниками, полученными от искусственно осемененных овцематок. Для этого реципиентам акжаикской мясо-шерстной породы на третьи сутки после проявления полноценного полового цикла трансплантировали по два эмбриона на каждую голову. От рождения до 4-месячного возраста среднесуточный прирост баранчиков, трансплантатов составил 229,4, а у ярочек – 218,1 г. Повторное взвешивание в возрасте 4 мес. показало, что живая масса баранчиков и ярок опытной группы составила соответственно 36,6 и 31,3, а контрольной – 31,6 и 29,1 кг. Лучшее развитие ягнят во внутриутробный период сказалось не только на живой массе при рождении, но и на дальнейшем их росте и развитии. Это свидетельствует о возможности использования потенциальной репродуктивности выдающихся маток для значительного увеличения ценных особей путем внедрения метода трансплантации эмбрионов .

И изучали рост и развитие полутонкорунных ягнят, полученных от трансплантации культивированных эмбрионов овцам едилбаевской, казахско-тонкорунной и дегересской пород. И указали, о значительном влиянии организма матерей-реципиентов на характер эмбрионального и раннего постэмбрионального развития ягнят-трансплантатов. Так, ягнята-трансплантаты, выращенные едилбаевскими матками-реципиентами рождаются более крупными и превосходят по живой массе своих сверстников выращенных в организме казахских тонкорунных и дегересских маток. Более крупная величина ягнят-трансплантатов при рождении, а также более высокая молочная продуктивность едилбаевских маток-реципиентов обуславливает более интенсивный рост и развитие их в подсосный период.

Установлено, что при изучении молочной продуктивности лидировали коровы-трансплантаты, удой которых за 305 дней лактации составил 4120 кг, что выше контроля на 488 кг (13,4 %) при достоверной разности.

Разница в уровне молочной продуктивности отразилась на экономических показателях производства молока. Наиболее дешевое молоко было получено от первотелок-трансплантатов. Рентабельность производства молока (40,3 %) была выше, чем у коров опытной группы. Таким образом, преимущества трансплантации эмбрионов очевидны.

Проведены научные исследования в трех хозяйствах Алматинской области. Эксперименты проведены в двух направлениях. В первом направлении с целью генетического улучшения и получения высокопродуктивного молодняка использовалось криоконсервированное семя быков-производителей с высокой жирномолочностью матерей. Трансплантация эмбрионов (второе направление) проводилась согласно существующей инструкции (М., 1981). Изучали рост, развитие трансплантатов разного генотипа. Всем реципиентам, пришедшим в охоту, на 7-й день были трансплантированы семидневные эмбрионы. Отмечено, что при рождении живая масса бычков-трансплантатов американских швицев колебалась от 32,0 до 47,0 кг. При рождении живая масса телок-трансплантатов голштинской породы составляла 36,0 кг, в 2-месячном возрасте – 85,0; в 6 мес. – 150,0; в 9 мес. – 230,0 и в 12 мес. – 310,0 кг. Таким образом, изучение роста и развития трансплантатов уже на первом этапе показало их различие в разрезе породности и принадлежности к разным хозяйствам .

Идея получения максимального числа потомков от лучших по продуктивности самок издавна привлекала внимание исследователей. Решение этой проблемы возможно на основе применения метода трансплантации эмбрионов. Отмечено, что проблема трансплантации эмбрионов, в последнее время привлекала большое внимание ученых и животноводов-практиков. С одной стороны, интерес к ней обусловлен, экономическими требованиями производства эффективно использовать коров с высоким генетическим потенциалом, а с другой – в связи с получением высокого процента приживляемости эмбрионов крупного рогатого скота после пересадки. Трансплантация эмбрионов – метод воспроизводства животных, сущность которого состоит в извлечении из половых путей самки – донора эмбрионов на ранних стадиях развития и перенос в половой тракт самки – реципиента. В Казахстане работа по трансплантацию эмбрионов с учетом мирового опыта была начата в последних годах. В настоящее время осуществляется успешные пересадки зародышей овец в западном Казахстане. Научные исследования и практическое применение трансплантации эмбрионов крупного рогатого скота начали развиваться. Для широкого распространения этой новой биотехнологии в практике селекции и воспроизводства животных необходимы надежные источники получения оплодотворенных яйцеклеток или эмбрионов на ранних стадиях развития .

Трансплантация эмбрионов открывает огромные возможности в разведении и воспроизводстве сельскохозяйственных животных как с точки зрения повышения эффективности племенной работы, так и ускорения воспроизводства ценных генотипов, создает более благоприятные условия использования мировых генетических ресурсов: транспортировка глубоко замороженных эмбрионов вместо животных, снижение опасности завоза многих инфекционных и инвазионных заболеваний, исключающие долговременное карантинное содержание и необходимость адаптации импортированных животных к новым условиям среды. Создаются также условия для исследований, разработок и внедрения в области биотехнологии животноводства; определение пола эмбрионов, получение монозиготных близнецов, производство химер, проведение работ по эмбриогенетической инженерии, направленные на получение трансгенных организмов, создание банков гамет и эмбрионов, для сохранения редких ценных пород и исчезающих, форм диких крупных копытных животных, а также генокопии особо ценных особей.

В развитии биотехнологических методов в Казахстане выделяются 6 этапов. Последние 2 этапа и годов являются наилучшими в биотехнологии размножения сельскохозяйственных животных. Именно в этот период проведены международные опыты: завезены эмбрионы в Казахстан из Австралии. Всего был доставлен 451 эмбрион. От трансплантации 61 эмбриона 33 реципиентам получен 31 ягненок. Опыт показал, что межконтинентальная перевозка эмбрионов перспективна в развитии овцеводства. Исследовательский центр овцеводства – автор метода криоконсервации спермы баранов, который находит применение в Австралии, Новой Зеландии, США, Монголии и других странах. Провели три опыта по применению замороженной спермы со сроком хранения 7, 8 и 9 лет. Проведенные три опыта показали, что можно использовать замороженную и сохраненную в течение 7-9 лет сперму баранов полутонкорунных пород с целью освежения крови разводимых в Казахстане овец. При этом суягность составляет 30,3-59,4 %, а плодовитость – 112,7-133,1 % .

Учитывая дороговизну существующих методов хранения спермы баранов, разработана синтетическая среда, которая обеспечивает высокую выживаемость и оплодотворяющую способность спермы баранов-производителей в течение нескольких суток, с подвижностью спермиев более 7 баллов при температуре окружающей среды, без применения хладагентов и пищевых продуктов.

Перспективы развития биотехнологии воспроизводства в овцеводстве являются:

Первое – это получение потомства от животных соответствующих мировому стандарту, путем завоза семени от быков с удоем матерей 10-12 тыс. кг, в лучшем случае от быков с удоем матери 19-22 тыс. кг.

Такая работа не только повысит продуктивность, но значительно пополнит генофонд высокопродуктивных животных. Организация этой работы требует глубокого осмысления и серьезных расчетов.

Второе – создание репродуктивного стада для заказного спаривания и заготовки эмбрионов. В молочном скотоводстве – это выделение в отдельную группу коров с удоем 4,5 тыс. кг молока с использованием быков с удоем матерей 7-9 тыс. кг. Такие животные имеются в племенных хозяйствах, их надо взять под особый контроль и оказать помощь в улучшении кормления и выполнении работы .

В овцеводстве – выделение элитных маток с настригом 2,5-3.0 кг, осеменение их баранами с настригом не менее 6 кг в чистом волокне.

Третье, и самое главное – это организационное совершенствование и дальнейшее внедрение метода искусственного осеменения коров и овец. Однако реорганизация в аграрном секторе, создание новых сельхозформирований, переход 80 % маточного поголовья в частный сектор требует разработки и внедрения новых организационных форм .

Биотехнологические методы, к которым относится трансплантация эмбрионов, играют важную роль, особенно в производстве промышленного типа и их значение будет постоянно возрастать, так как они позволяют лучше использовать биологические резервы для повышения производства продуктов животноводства и тем самым оказывают существенное влияние в ускорении экономического прорыва в области животноводства.

На современном этапе развития смушкового овцеводства остро стоит проблема сохранения и ускоренного размножения существующих ценных генотипов, решение которой традиционными методами селекции маловероятно. При этом, главным сдерживающим биологическим фактором является: во первых, низкая воспроизводительная способность самок, хотя в яичниках содержится огромное количество незрелых яйцеклеток (ооцитов), которые при соответствующих условиях могут развиваться и овулировать; во-вторых, из-за признаков, обусловленные рецессивными генами, подавляемыми в принятых подборах пар. Следовательно, совокупность таких биологических факторов становится все более очевидным, фундаментальной особенностью популяционного уровня и, ее следует решать качественно иными методами, в частности разработкой биотехнологии трансплантации эмбрионов высокоценных генотипов смушковой продуктивностью.

Трансплантация эмбрионов, как пионер биотехнологического метода, на сегодня представляет ультрасовременный этап научно-технического прогресса, на базе которого становится возможным решить проблемы сохранения генофонда существующих и исчезающих типов смушковых овец и ускоренного их размножения, а также усиления генетического прогресса в субпопуляциях. Осуществлен маркетинговый анализ биоресурсов отрасли и обоснована необходимость перехода ее на новый уровень научного обеспечения, отвечающий современным требованиям развития научно-технического прогресса. КазНИИ каракулеводства разработаны научные основы и практические приемы трансплантации эмбрионов овец смушкового направления.

В теорию биотехнологии трансплантации эмбрионов внесены: состояния генетических процессов в субпопуляциях; реакция половой системы доноров разных окрасок и расцветок на эндокринные гормоны; жизнеспособность эмбрионов в процессе извлечения и пересадки; взаимодействие генотипа и среды. На основе установленных теоретических принципов разработаны новые эффективные способы отбора доноров и реципиентов, индукция суперовуляции у доноров смушковых овец, извлечения и пересадки их эмбрионов и оценки племенных качеств маток-доноров и баранов-трансплантантов. Крупным достижением использования метода трансплантации эмбрионов является создание за относительно короткий срок новой породы курдючных овец Шуйской популяции смушково-мясо-сальной продуктивности. Приоритетным направлением являются ускорение темпов воспроизводства и селекции существующих овец с ценными качествами, а также сохранение генофонда редких исчезающих животных методом трансплантации их эмбрионов. В перспективе намечены новые направления исследований в биотехнологии, как раннее определение пола, генетическое копирование с помощью микрохирургических способов разделения ранних эмбрионов, клонирование, пересадки генов и получение трансгенных животных.

Эти новые методы биотехнологии, несомненно в перспективе окажут эффективное влияние на дальнейшее развитие смушкового овцеводства .

В настоящее время в результате достигнутых успехов фундаментальных наук возникла возможность развития принципиально новых эффективных методов влияния на организм животных, на их наследственность. В последние годы в области биотехнологии интенсивно разрабатываются научно-методические основы получения трансгенных животных на базе использования достижений генной, клеточной и эмбриогенетической инженерии в сочетании с методом трансплантации эмбрионов.

Важное значение в современных условиях приобретает проблема породообразования и совершенствования пород сельскохозяйственных животных, в т. ч. и овец. Одним из основных факторов ускорения породообразования в овцеводстве является широкое внедрение в этот процесс современных достижений в области генетики и селекции. Применение ЭВМ, достижений генной инженерии, биотехнологии, трансплантации эмбрионов, клонирование животных и получение трансгенной овцы – вот путь эффективного породообразования в условиях современности. Большие перспективы имеются в использовании биотехнологии в эмбриогенетике сельскохозяйственных животных. Основное значение трансплантации эмбрионов – увеличение эффективности селекции животных. Этот метод особенно ценен в условиях дефицита генетических ресурсов на начальных стадиях породообразовательного процесса, когда возникает необходимость быстро размножить животных с желательным генотипом. Метод трансплантации эмбрионов способствует решению следующих важных теоретических задач селекции: размножение генетически ценных особей для быстрого создания высокопродуктивных семей и семейств; получение идентичных животных путем разделения ранних эмбрионов. Это дает возможность изучения взаимодействия генотип – среда, выяснить влияние наследственности на хозяйственно полезные признаки; способствует сохранению генофонда пород; получение потомков от бесплодных, но ценных по генотипу животных; повышение устойчивости животных к заболеваниям; замена импорта и экспорта животных на импорт и экспорт криоконсервированных эмбрионов; акклиматизация импортных животных; получение животных определенного пола; межвидовые пересадки, получение гибридных животных.

Наряду с использованием традиционных приемов в породообразовательном процессе (комплекс селекционно-племенных мероприятий, рационализация кормления и содержания животных и т. д.) применение указанных выше достижений биотехнологии в создание новых пород и типов животных имеет большое теоретическое и практическое значение .

Получение трансгенных сельскохозяйственных животных с заданными параметрами продуктивности (длинношерстных, мясных, молочных и т. д.) значительно ускорило бы селекционный процесс, направленный на создание высокопродуктивных пород животных.

В связи с вышеизложенным возникает настоятельная необходимость разработки фундаментально-прикладных основ сохранения биологического разнообразия, интенсивного воспроизводства и рационального использования генетических ресурсов животных с привлечением самых современных методов биотехнологии воспроизводства таких как: трансплантация эмбрионов, криоконсервация гамет и эмбрионов, культивирование и оплодотворение яйцеклеток. И на этой основе можно кардинально решить актуальные проблемы ускоренного размножения ценных генотипов и сохранения поголовья редких, исчезающих форм как аборигенных популяций домашних, так и диких крупных копытных животных.

2. ПОГОТОВКА К ТРАНСПЛАНТАЦИИ ЭМБРИОНОВ

Одним из главных направлений в повышении продуктивности животных является изучение и использование современного биотехнологического метода трансплантации эмбрионов для ускоренного воспроизводства ценных генотипов.

Трансплантация эмбрионов – очень сложный, кропотливый процесс, состоящий из целого ряда последовательных этапов: отбор доноров, вызывание у них полиовуляции, их осеменение, извлечение эмбрионов, оценка последних, культивирование, замораживание и их пересадка реципиентам. Каждый из этих процессов может значительно влиять на эффективность метода в целом, поэтому строгое соблюдение всей технологии – необходимое условие успешного применения данного метода биотехнологии.

2.1. Отбор доноров

Донор – корова или овца высокой племенной ценности, от которой после гормонального индуцирования суперовуляции и осеменения спермой выдающегося быка или барана – улучшателя получают эмбрионы. Отбор доноров – целенаправленный выбор племенных маток, хорошо реагирующих на гормональную обработку и дающих биологически полноценные эмбрионы. Наиболее важными критериями отбора животных в качестве доноров являются их высокая племенная ценность и хорошие воспроизводительные качества.

Что такое биотехнология животных?

На настоящий момент биотехнологии приобретают все более важную роль в повышении доходности животноводства. Внедрение результатов биотехнологических исследований в животноводство происходит в первую очередь в следующих областях деятельности:

1. Улучшение здоровья животных с помощью биотехнологии;
2. Новые достижения в лечении людей с помощью биотехнологических исследований на животных;
3. Улучшение качества продуктов животноводства с помощью биотехнологии;
4. Достижения биотехнологии в охране окружающей среды и сохранении биологического разнообразия.

Биотехнология животных включает в себя работу с различными животными (скотом, домашней птицей, рыбой, насекомыми, домашними животными и лабораторными животными) и исследовательскими приемами – , .

Как регулируется создание генетически модифицированных животных продуктов?

Приказы регулятивных органов по поводу биотехнологии животных рассматриваются Управлением по разработке политики в области науки и техники с целью согласования деятельности правительственных органов для обеспечения рационального научного подхода. Несмотря на огромное количество разрабатываемых продуктов, регуляторных документов в печатном виде существует не так много.

В 2003 году Центр ветеринарной медицины FDA опубликовал предварительную версию руководства по оценке риска при клонировании скота и безопасности употребления пищевых продуктов, произведенных из мяса клонированных животных. Специалисты FDA пришли к выводу о пригодности мяса и молока клонированных животных к употреблению в пищу. Следующим шагом является полное урегулирование вопросов по оценке риска и предложений по процессу управления рисками.

Биотехнология для улучшения здоровья животных

На сегодняшний день, по оценкам специалистов, рынок биотехнологических ветеринарных средств составляет 2,8 миллиардов долларов США. Ожидается, что в 2005 году эта цифра возрастет до 5,1 миллиардов. На июль 2003 года на фармакологическом рынке было зарегистрировано 111 биотехнологических ветеринарных продуктов, в том числе убитых бактериальных и вирусных вакцин. Ежегодно ветеринарная промышленность инвестирует в исследования и разработку новых препаратов более 400 миллионов долларов США.

Сельскохозяйственные животные: скот и домашняя птица

Биотехнология обеспечивает принципиально новые подходы к улучшению здоровья животных и продуктивности скота и домашней птицы. Это улучшение возможно за счет усовершенствования диагностики, лечения и профилактики заболеваний; использования высококачественных кормов, производимых из трансгенных сортов кормовых растений; а также за счет повышения эффективности выведения новых пород.

Современная ветеринарная промышленность обладает огромным набором средств для профилактики и лечения заболеваний, потенциально способных вызвать эпизоотию и гибель сельскохозяйственного поголовья. Своевременная диагностика и лечение в комбинации с активными профилактическими мерами способствует снижению затрат на производство продуктов питания, а также улучшению состояния здоровья животных в целом и, соответственно, повышению безопасности пищевых продуктов.

– биотехнология позволяет фермерам немедленно диагностировать с помощью тестов на основе ДНК-типирования и определения наличия антител следующие инфекционные заболевания: бруцеллез, псевдобешенство, понос, ящур, лейкоз птиц, и трихинеллез;
– в скором времени ветеринары получат в свое распоряжение биотехнологические средства для лечения различных заболеваний, в том числе ящура, свиной лихорадки и коровьего бешенства;
– новые биологические вакцины используются для защиты животных от широкого спектра заболеваний, включая ящур, понос, бруцеллез, легочные инфекции свиней (плевропневмонию, пневмонический пастереллез, энзоотическую пневмонию), геморрагическую септицемию, птичью холеру, псевдочуму домашней птицы, бешенство и инфекционные заболевания выращиваемой в искусственных условиях рыбы;
– активная работа ведется над созданием вакцины против африканского заболевания скота, получившего название лихорадки Восточного побережья. В случае успеха эта вакцина станет первым препаратом для борьбы с простейшими и одновременно первым шагом на пути к разработке противомалярийной вакцины;
– молекулярные методы идентификации патогенов, такие как , позволяют наблюдать за распространением заболевания внутри стада и от популяции к популяции и идентифицировать источник инфекции;
– генетический анализ патогенеза заболеваний животных ведет к улучшению понимания факторов, вызывающих заболевания не только животных, но и человека, и подходов к контролю над ними;
– улучшенные с помощью биотехнологии сорта кормовых растений обеспечивают повышение питательности кормов за счет дополнительного содержания в них аминокислот и гормонов, приводящих к ускорению роста животных и повышению их продуктивности. Биотехнологические приемы позволяют повысить усвояемость грубых кормов. Ученые работают над новыми сортами растений с целью создания съедобных вакцин для сельскохозяйственных животных. В ближайшем будущем фермеры получат возможность кормить свиней генетически модифицированной люцерной, стимулирующей специфический иммунитет к опасной кишечной инфекции.
– исследователи работают над вакциной, которая могла бы послужить альтернативой кастрации скота. Телят кастрируют с целью снижения агрессии, а поросят – во избежание появления специфического запаха, делающего несъедобным мясо некастрированных кабанов. Новая вакцина обеспечит стерилизацию животных без хирургического вмешательства, не оказывая при этом негативного влияния на рост животных.

Кроме диагностических тестов, вакцин и лекарственных препаратов, использующихся для поддержания здоровья сельскохозяйственных животных, биотехнология играет все более важную роль в выведении новых пород. Методы генетического картирования позволяют выявлять генетически устойчивых к различным заболеваниям животных и использовать их в селекционных проектах для получения здорового устойчивого к болезням потомства. С другой стороны, животные с генетическими дефектами также могут быть идентифицированы и изъяты из процесса селекции.

– новые ДНК-тесты позволяют выявлять свиней, страдающих генетически обусловленным свиным стресс-синдромом, характеризующимся дрожанием и гибелью животных при воздействии стрессовых факторов;
– передающиеся по наследству неблагоприятные признаки скота могут быть идентифицированы с помощью ДНК-тестов, в настоящее время использующихся в национальных селекционных программах в Японии. С их помощью можно выявить дефект адгезии лейкоцитов, характеризующийся повторяющимися бактериальными инфекциями, задержкой роста и гибелью в течение первого года жизни; недостаточность фактора свертываемости крови XIII; наследственные формы анемии и задержку роста крупного рогатого скота.

Повышение продуктивности скота

Руководители животноводческих хозяйств непосредственно заинтересованы в повышении продуктивности сельскохозяйственных животных. Их конечной целью является повышение количества продукции (молока, яиц, мяса, шерсти) без увеличения затрат на содержание поголовья. Увеличение мышечной массы с одновременным снижением количества жира в организме мясных животных с незапамятных времен является целью селекционеров.

Биотехнология помогает улучшить продуктивность скота с помощью различных вариантов селекционного разведения. Для начала отбираются особи, обладающие желаемыми характеристиками, после чего, вместо традиционного скрещивания, производится забор спермы и яйцеклеток и последующее экстракорпоральное оплодотворение. Через несколько дней развивающийся эмбрион имплантируется в матку суррогатной матери соответствующего вида, но необязательно той же породы.

Иногда эмбрион делится на несколько частей, каждая из которых имплантируется отдельно. Такая форма клонирования на протяжении уже нескольких десятилетий используется для быстрого улучшения генетических характеристик сельскохозяйственных животных.

Методы геномики также используются для усовершенствования традиционных селекционных подходов. В 2003 году был официально зарегистрирован первый проверенный с помощью метода полиморфизма одного нуклеотида (SNP – single nucleotide polymorphisms) геном крупного рогатого скота мясного направления. SNP-метод используется для идентификации генных кластеров, ответственных за формирование того или иного признака, например, за поджарость животного. После чего с помощью методов традиционной селекции выводятся породы, в данном случае, отличающиеся повышенной мускулистостью. Во всем мире ведется активная работа по секвенированию геномов различных животных и насекомых. В октябре 2004 года было объявлено об успешном завершении проекта по секвенированию коровьего генома (Bovine Genome Sequencing Project). В декабре 2004 года было также успешно завершено секвенирование