WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

 

На правах рукописи

ЗАКОННОВА Людмила Ивановна

Селекция тепловодного карпа
в Западной Сибири: региональный аспект

       Специальность: 06.04.01 – Рыбное хозяйство и аквакультура

Автореферат диссертации

на соискание ученой степени

доктора биологических наук

Новосибирск 2012


Работа выполнена в Новосибирском филиале ФГУП «Госрыбцентр» –
Западно-Сибирском научно-исследовательском институте водных биоресурсов и аквакультуры.

Научный консультант:

доктор сельскохозяйственных наук

Ростовцев Александр Алексеевич

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук

Демкина Наталья Викторовна

доктор сельскохозяйственных наук

Клименок Иван Иванович

доктор биологических наук

Пищенко Елена Витальевна

Ведущая организация:

Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт ирригационного рыбоводства Российской академии сельскохозяйственных наук

Защита состоится 19 марта 2012 г. в 10 часов  на заседании диссертационного совета ДМ 220.048.06 по адресу: 630039, г. Новосибирск, ул. Добролюбова, 160, зал ученого совета.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Новосибирского государственного аграрного университета и на официальном сайте www.nsau.edu.ru.

Автореферат разослан  17 февраля 2012  г.

Ученый секретарь

диссертационного совета

кандидат биологических наук                                Д.В. Кропачев        

общая характеристика работы

Актуальность проблемы.

В результате интенсивного использования ресурсов промысловых рыб истощаются их запасы в естественных водоемах. Многое виды гидробионтов, в том числе и представители ихтиофауны, нуждаются в тех или иных мерах охраны – от ограничения промысла и организации специализированных заказников до воспроизводства в сельскохозяйственном производстве. Катастрофически меняется структура экосистем естественных водоемов, что вносит свой вклад в усугубление глобальных экологических проблем.

Одной из мер сохранения биоразнообразия рыб в естественных водоемах может стать  расширенное производство рыбной продукции интенсивными методами в условиях промышленных рыбоводных предприятий. Объектами рыборазведения могут стать как аборигенные, так и интродуцированные виды и породы одомашненных форм рыб, такие как, например, карп Cyprinus carpio carpio, прошедшие успешные породоиспытания в новых условиях.

Индустриальное карповодство на теплых сбросных водах энергетических предприятий имеет ощутимые преимущества по сравнению с прудовым. Высокая концентрация производственных мощностей, ранние сроки созревания тепловодных производителей по сравнению с прудовыми, длительный вегетационный период, высокие температуры воды, обуславливающие быстрый рост товарной рыбы, низкие коэффициенты оплаты кормов – все это обеспечивает снижение трудозатрат на производство товарной рыбы  и  делает тепловодное рыбоводство высокорентабельным и продуктивным.

Одним из методов интенсификации ведения аквакультуры традиционно является селекционная работа с культивируемыми рыбами, направленная на повышение их продуктивных и воспроизводительных качеств. Селекционная работа по созданию отечественных пород тепловодного карпа ведется рядом научных учреждений, число созданных тепловодных пород невелико (Зонова, Пономаренко, 1978; Богерук, 2008).

При создании высокопродуктивных пород карпа для тепловодного садкового рыбоводства следует учитывать, что разведение и выращивание карпа часто происходит в технических водоемах с нерегулируемым, относительно неблагоприятным гидрохимическим режимом с тенденцией к эвтрофизации.

Опыт показывает, что маточные стада многих промышленных тепловодных хозяйств (в частности, в Кузбассе) составляют карпы, утратившие породную принадлежность, либо беспородные, полученные от бессистемных промышленных скрещиваний, с чешуйчатым фенотипом (SSnn, Ssnn), отобранные из массы товарного карпа в двухлетнем возрасте. Основным критерием отбора в таком случае становится величина массы тела, что особенно опасно и может оказать негативное влияние на продуктивные и воспроизводительные качества сформированного стада по нескольким причинам. Во-первых, отбор наиболее крупных карпов в период генеративного роста резко изменит соотношение полов в сторону самок, во-вторых, не позволит закрепить необходимые признаки, так как многие из отобранных особей окажутся гетерозиготными по целому ряду генов, что неизбежно обусловит в потомстве расщепление признаков и утрату благоприятных комбинаций. Промышленная эксплуатация на тепловодных хозяйствах неспециализированных пород карпа так же представляется не всегда целесообразной, так как в процессе разведения и выращивания рыб в новых условиях возможен дрейф полезных генов, что приведет к снижению продуктивных качеств стада, а сам процесс породоиспытания и адаптации к новым технологиям выращивания может потребовать значительного времени, что отдалит возможность получения практических результатов селекции.

В связи с этим в 1982 г. в условиях Беловского тепловодного рыбного хозяйства (Кемеровская область), впоследствии реорганизованного в ООО «Беловское рыбное хозяйство» развернуты работы по селекции тепловодного карпа на основе местного беспородного стада.

Работа выполнялась на хоздоговорных началах между администрацией Беловской ГРЭС (г. Белово, Кемеровской обл.), в то время собственника ООО «Беловское рыбное хозяйство», и Новосибирским филиалом ФГУП «Госрыбцентр» – Западно-Сибирским научно-исследовательским институтом водных биоресурсов и аквакультуры, г. Новосибирск.

С 2000  по 2011 гг. работа выполнялась как инициативная.

Цель исследований:

Разработка и реализация методов повышения продуктивных и воспроизводительных качеств двухлинейного маточного стада тепловодного беловского карпа, сформированного на основе местной беспородной группы рыб.

Задачи исследований:

  1. Практическая реализация принципов формирования высокопродуктивного маточного стада в шести селекционных поколениях беловского тепловодного карпа.
  2. Изучение биологических и хозяйственных особенностей шести поколений ремонтно-маточного стада беловского карпа и определение селекционно-значимых параметров.
  3. Разработка оптимальной схемы повышения продуктивных качеств межлинейных гибридов беловского карпа и выявление механизмов закрепления биологических особенностей производителей, обуславливающих гетерозисный эффект по темпу роста и выживаемости помесных форм, начиная с первого селекционного поколения.
  4. Выявление региональных, экологических и экономикообусловленных особенностей селекции беловского тепловодного карпа при различных условиях выращивания и содержания.
  5. Разработка методов комплексной оценки динамики селекционно-значимых параметров в шести поколениях беловского карпа и построение селекционной модели.
  6. Породоиспытание группы немецкого карпа применительно к местным условиям выращивания и выявление возможности использования его для получения межлинейных гибридов.

Научная новизна работы

Разработан новый метод повышения продуктивных и воспроизводительных качеств двухлинейного маточного стада тепловодного беловского карпа, при котором две линии, чешуйчатая и разбросанная, формируются только на основе местного беспородного стада.

Разработана оптимальная схема повышения продуктивных качеств межлинейных гибридов беловского карпа, выявлены и внедрены в производство механизмы закрепления биологических особенностей производителей, обуславливающих гетерозисный эффект по темпу роста и выживаемости помесных форм, начиная с первого селекционного поколения

Доказана однозначная наследуемость дигомозигот по альбумино-трансферриновому комплексу плазмы крови карпа, что позволяет использовать эффект ассортативного подбора в одной из линий для достижения генетической разобщенности.

Выявлена положительная динамика продуктивных и воспроизводительных признаков рыб в шести селекционных поколениях беловского тепловодного карпа и проанализированы причины отклонения отдельных параметров от теоретически рассчитанных.

Построена модель двухлинейной селекции высокопродуктивного тепловодного карпа.

Изучены возможности использования немецкого карпа для улучшения товарных кондиций гибридной рыбопродукции.

Внедрение результатов исследований и практическая значимость.Все работы выполнены в производственных условиях ООО «Беловское рыбное хозяйство». Начиная с первого селекционного поколения ремонтно-маточное стадо используется практическими рыбоводами для получения промышленного гетерозисного межлинейного посадочного материала, что способствует увеличению выхода товарной рыбы с единицы садковой площади и снижению трудозатрат на единицу производимой продукции.

Основные положения, выносимые на защиту.

  1. Теоретическое и экспериментальное обоснование принципов формирования двухлинейного селекционного стада беловского тепловодного карпа.
  2. Анализ средообусловленной динамики фенотипической изменчивости производителей беловского тепловодного карпа шести поколений селекции.
  3. Обоснование оптимальной схемы скрещиваний генетически отдаленных линий беловского карпа с целью получения максимального гетерозисного эффекта.
  4. Эмпирическая и теоретическая модели селекции тепловодного карпа.

Апробация работы. Результаты исследований, положенных в основу диссертации, обсуждались на Третьем всесоюзном совещании по рыбохозяйственному использованию теплых вод (Нарва, 1986); на XXI пленуме Западно-Сибирского отделения Ихтиологической комиссии Минрыбхоза СССР (Новосибирск, 1989); на заседании Ученого Совета Научно-исследователь­ского института ветеринарной генетики и селекции, кафедры «Разведения сельскохозяйственных животных и генетики» и кафедры «Зоологии и рыбоводства» Новосибирского государственного аграрного университета (Новосибирск, 1996); на научной конференции «Биологическая про­дуктивность водоемов Западной Сибири и их рациональное использо­вание» (Новосибирск, 1996); на научной конференции «Состояние водных экосистем Сибири и перспективы их использования» (Томск, 1998); на III всероссийской научной конференции «Наука и образование» (Белово, 2002);  на IV всероссийской научной конференции «Наука и образование» (Белово, 2003); V международной научной конференции «Наука и образование» (Белово 2004); на международной научно-практической конференции Валихановские чтения-10: (Кокшетау, Республика Казахстан, 2005); на международной научно-практической конференции, посвященной 60-летию Московской рыбоводно-мелиоративной опытной станции и 25-летию ее реорганизации в ГНУ ВНИИР «Аквакультура и интегрированные технологии: проблемы и возможности»  (Москва, 2005); на  V региональной  научной конференции студентов и молодых ученых «Наука и образование» (Белово, 2005); на VI Международной научной конференции «Наука и образование»  (Белово, 2006); на VII региональной  научной конференции студентов и молодых ученых «Наука и образование» (Белово, 2007); на VII Международной научной конференции «Наука и образование» (Белово, 2008); на VIII региональной  научной конференции студентов и молодых ученых «Наука и образование» (Белово 2009); на VIII Международной научной Интернет-конференции «Наука и образование» (Белово, 2010); на IV межрегиональной научной конференции с международным участием «Инновации в угольной отрасли и экономике Кузбасса» (Белово, 2011).

Публикации.По материалам диссертации опубликовано: 51 научная работа, в том числе – 1 препринт, 1 монография.

Структура и объем и диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, описания материала и методов исследований, результатов собственных исследований,изложенных в четырех главах, выводов, списка литературы.

Работа изложена на 285страницах компьютерного текста, содержит 106 таблиц, 37 рисунков, 7 приложений. Библиографический список включает 259 источников.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДы ИССЛЕДОВАНИЙ

Работа выполнена в 1984-2011 гг. в производственных условиях ООО «Беловское рыбное хозяйство»(Кемеровская область).

Рыбное хозяйство расположено на водоеме-охладителе Беловской ГРЭС во II зоне рыбоводства, относится к рыбным хозяйствам индустриального типа, по температурному режиму – к группе тепловодных хозяйств. Максимальная производительность – 1000 тонн товарной рыбы в год. Длительность вегетационного периода, когда температура воды в районе хозяйства выше 18-20С, составляет 100-120 дней (Лебедева, Сахаров, 1985; Сахаров, 1974). Кислородный режим, в целом, благоприятный, однако в отдельные дни, во время летнего подъема температуры воды, содержание кислорода падает ниже 2 мг/л и наблюдаются заморные явления.

Исходным материалом для работы послужило первичное стадо карпа, имеющееся в Беловском рыбхозе, которое было выращено из сеголетков, завезенных из прудового рыбхоза “Скарюпинский” в 1978-1980 гг.и состояло из чешуйчатых (генотипы SSnn и Ssnn) и «разбросанных» (генотип ssnn) особей.

Рыбоводно-биологическую характеристику первых селекционных поколений давали по максимально возможному количеству параметров, с целью выявления нежелательных корреляций; в последующих – изучали только селекционно-значимые признаки.

Для морфологической характеристики производителей измеряли во время бонитировок по общепринятым методикам (Правдин, 1966). Исследовали следующие показатели: массу, длину, наибольшие высоту и толщину тела, длину головы, и индексы: высокоспинности, прогонистости, толщины, длины головы и упитанности (по Фультону). Приизучении исходного селекционного стада исследовали также меристические признаки: число чешуй в боковой линии, число лучей в спинном, грудном, брюшном и анальном плавниках.

Морфологическую характеристику вылупившихся предличинок и личинок, перешедших на внешнее питание, давали на примере чешуйчатых особей генерации 1986 г. Для этого были исследованы: масса, длина тела до конца хвостового плавника, длина до конца чешуйчатого покрова, антеанальное расстояние, постанальное расстояние, наибольшаяи наименьшая высота тела,длина головы до конца жаберной крышки и ее наибольшая высота.У вылупившихся предличинок измеряли длину желточного мешка и его наибольшую высоту,  у трехдневных личинок – длину кишечника.

Для характеристики репродуктивных качеств производителей использовали показатели, полученные в ходе нерестовой кампании. Характеризовали всех особей, от которых были получены половые продукты. У самок определяли рабочую и относительную рабочую плодовитость по методу А.С. Зоновой (1976), наибольший диаметр и среднюю массу овулировавших икринок, зафиксированных в 4 % растворе формалина, приготовленном на физиологическом растворе для холоднокровных, а у самцов – качество спермы по основным параметрам: объем эякулята, качество спермы (подвижность), активность (время поступательного движения) по методике Р.В. Казакова (1982) и сперматокрит по методу В.Я. Никандрова и соавторов (1985) путем центрифугирования  спермы в градуированных капиллярах при 15 тыс. об./мин в течение 3 минут.

Генетическую характеристику карпам давали  на основе фореграмм, характеризующих их альбумино-трансферриновый белковый комплекс по методу А.Г Яблокова и соавторов (1986), полученных методом электрофореза плазмы крови в вертикальном блоке полиакриламидного геля (Варсегова, 1985; Davis, 1964). Кровь для анализа брали прижизненно из хвостовой вены карпов.

Все особи из первичного стада, у которых брали кровь, были помечены индивидуально проционовыми красителями  по методу М.Н Мельниковой (1976) по трафаретной схеме, предложенной В.Я. Катасоновым и соавторами (1979); для генетической характеристики ремонтной молоди последующих селекционных поколений их линии чешуйчатого карпа индивидуального мечения рыб не проводили.

Для анализа электрофореграмм были приняты следующие обозначения: альбумин: АА – ОЭП = 1,00; АВ – ОЭП = 1,00, ОЭП = 0,95; ВВ – ОЭП = 0,95; трансферрин: АА – ОЭП = 0,89; ВВ – ОЭП = 0,82; СС – ОЭП = 0,78; АВ – ОЭП = 0,89, ОЭП  = 0,82; АС – ОЭП = 0,89; ОЭП = 0,78; ВСОЭП = 0,82; ОЭП = 0,78.

Теоретически ожидаемые и эмпирические частоты распределения аллелей альбуминов и трансферринов в первичном стаде производителей карпа сравнивали по уравнению Харди-Вейнберга (Кирпичников, 1987). Степень генетического сходства между чешуйчатой и разбросанной группами карпов определяли по индексу Нея и формуле Шоу (Nei, 1972; Shaw, 1970).

Лучшую сочетаемость самок и самцов с различными типами альбуминов и трансферринов  определяли с помощью полиаллельных скрещиваний (Кирпичников, 1987), по выживаемости потомства в период эмбрионального и постэмбрионального развития, а также темпу их роста.

Количественные показатели сыворотки крови карпов исследовали по 13 параметрам: альбумин, общий белок, мочевина, мочевая кислота, щелочная фосфатаза, холестерин, триглицериды, глюкоза, железо, кальций, магний, фосфор, хлориды. Были использованы стандартные гематологические методики, кровь для исследований брали прижизненно из хвостовой вены карпов.

Шесть поколений чешуйчатого и разбросанного карпа были получены в производственных условиях ООО Беловское рыбное хозяйство в 1985-2011 гг. Линия чешуйчатых карпов была получена в результате ассортативного скрещивания пятигодовалых чешуйчатых самок и самцов из исходного стада, гомозиготных по быстрой (АА) фракции альбуминов и средней фракции трансферринов (ВВ). Линия разбросанных карпов была получена в результате гетерогенного скрещивания единственной в то время на хозяйстве пятигодовалой самки  и 14 самцов с разбросанным типом чешуи.

Гормональную стимуляцию производителей карпа проводили по схеме Н.А. Лемановой и О.Ф. Сакун (1976), либо препаратами «Нерестин» (в соответствии с инструкцией для каждого препарата); получение половых продуктов и закладку оплодотворенной икры на инкубацию – по методике А.Г. Конрадта и А.М. Сахарова (1969).

Инкубацию оплодотворенной икры проводили в 8-литровых аппаратах Вейса (до 400 тыс. икринок/аппарат) при температуре 220С. Вылупление эмбрионов происходило через 72 часа после закладки икры на инкубацию.

Выдерживание предличинок до перехода на внешнее питание проводили в лотках плотностью до 100 тыс. шт./м2 или аппаратах «Амур» до 2 млн. шт./м3 при температуре 20-220С. Период выдерживания продолжался от 48 до 72 часов.

Выращивание сеголетков проводили в три этапа: первый – подращивание личинок в лотках Ейского типа до средней массы 200 мг при плотности посадки 50 тыс. шт./м3; второй – промежуточное подращивание в садках из мелкоячейной дели на понтонной линии при плотностях посадки 4-6 тыс. шт./м2 до 1,5-2,0 г  по методу А.М. Сахарова и Л.И. Колтаковой (1986); третий – выращивание сеголетков.

При формировании стада производителей шести селекционных поколений применяли ступенчатый отбор по морфологическим и репродуктивным параметрам по методу Ю.Ф. Тищенко (1985).

Ранний массовый отбор по массе тела проводили только один раз, по методу Н.А. Лемановой и Е.С. Слуцкого (1984). Производителей рассортировывали по полу в трехлетнем возрасте, когда впервые созревало подавляющее большинство особей. Отбор производителей по репродуктивным признакам проводили во время нерестовых кампаний после получения половых продуктов от самок и самцов.

Для уточнения схемы межлинейных скрещиваний между производителями из чешуйчатой и разбросанной линий при промышленной эксплуатации стада беловского карпа были проведены скрещивания по схеме “чешуйчатые самки разбросанные самцы” и “разбросанные самки чешуйчатые самцы”.

Для выявления возможности использовании группы немецкого карпа для получения межлинейных гибридов были проведены полиаллельные скрещивания производителей из линий беловского разбросанного и немецкого карпа.

При разработке селекционной модели использовали методы В.А. Ратнер и В.В Шамина (1980) и Н.Н. Юрченко, И.В. Дейнеко, И.К. Захарова (2009).

Статистическая обработка материалов осуществлялась с помощью лицензированных пакетов прикладных программ «Microsoft Exel 7.0» на персональном компьютере по общепринятым алгоритмам (Плохинский, 1971; Лакин, 1980; Мер­курьева, ШангинБерезовский, 1983).

Разработка принципов и формирование
исходного селекционного стада беловского карпа

Характеристика первичного стада беловского карпа

Первичное стадо производителей характеризовали рендомной выборкой в количестве 136 самок и 77 самцов из общего числа половозрелых чешуйчатых рыб, имеющихся на хозяйстве; производителей с разбросанным типом чешуи характеризовали по общему количеству рыб (1 самка и 14 самцов).

Данные, полученные для четырех- шестигодовалых самок из первичного стада беловского беспородного карпа в 1984-1986 гг., показали наличие в стаде большого разнообразия по всем пластическим признакам и значительную гетерогенность по большинству селекционных индексов и репродуктивных параметров, за исключением размера и массы икринок, что позволило  предполагать большую генетическую неоднородность особей и потребовало селекционной работы с производителями этого стада.

Репродуктивные показатели исследованных самок и самцовиз первичного в разной степени соответствовали величинам, обычно наблюдаемым при заводском воспроизводстве карпа. Относительная рабочая плодовитость самок в среднем была невысокой, но примерно у 20 % самок оказалась выше 100 тыс. икринок, что обусловило высокий уровень вариабельности (таблица1).

Таблица 1 – Репродуктивная характеристика самок первичного
беспородного стада чешуйчатого беловского карпа

Показатели

Возраст

40

50

60

±m

v ± mv, %

±m

v ± mv, %

±m

v ± mv, %

Рабочая плодовитость, тыс.шт.

296,7±38,17

49,8±9,09

275,4±22,92

45,6±5,89

397,1±36,40

37,7±6,47

Относительная
рабочая плодовитость, тыс.шт.

64,7±8,94

53,5±9,76

63,1±5,81

50,4±6,51

63,4±6,50

42,5±7,23

Средний диаметр икринки,  мм

1,4±0,02

4,0±0,73

1,5±0,01

2,7±0,35

1,5±0,02

6,1±1,05

Изменчивость по диаметру икринки, %

10,5±0,04

11,1±2,02

8,9±0,35

23,9±2,78

10,7±0,41

15,8±2,71

Средняя масса
икринок, мг

1,5±0,04

0,8±1,97

1,7±0,06

18,1±2,34

1,6±0,04

10,5±1,80

Выживаемость в эмбриогенезе,  %

55,0±9,05

63,7±11,62

63,1±3,10

35,9±4,16

58,1±2,92

20,7±3,55

При исследовании корреляционных связей у самцов и самок из первичного стада карпа выявлено наличие положительных корреляций между важнейшими биологическими и хозяйственными признаками рыб. Отбор только по одному из этих признаков, например, по массе тела, дает возможность одновременного изменения в благоприятном отношении целого ряда важных параметров и у самок, и у самцов. При формировании маточного стада учитывались не только корреляционные связи между рыбоводно-биологическими параметрами производителей, но и направление изменения корреляционных связей в течение всего периода онтогенеза. Исходя из вышеизложенного, было признано  целесообразным применение раннего массового отбора по массе тела при формировании как чешуйчатой, так и разбросанной линий селекционного стада беловского карпа.

Для изучения генетической структуры первичного стада беловского карпа использовали 239 четырех-пятигодовалых самок и самцов чешуйчатого карпа и всех имеющихся производителей разбросанного карпа.

Все полученные электрофореграммы разделились на 10 типов по альбумино-трансферриновому комплексу (рисунок 1).

Рисунок 1 – Распределение производителей из первичного беспородного
стада чешуйчатого беловского карпа по фенотипам альбумино-трансферринового комплекса, %

Соотношение частот встречаемости аллелей альбуминов и трансферринов в первичном стаде производителей беловского карпа не укладывалось в рамки формулы Харди-Вейнберга. Как в группе чешуйчатых, так и у разбросанных рыб наблюдался дефицит гетерозигот и избыток гомозигот альбуминов и трансферринов. Индекс генетического сходства по Нею по локусам альбуминов и трансферринов между производителями чешуйчатого и разбросанного карпов составил 0,87,что свидетельствовало о некоторой генетической отдаленности производителей первичного стада беловского карпа.

Анализирующее скрещивание, проведенноедля исключения из селекционного стада гетерозигот по генотипу «Ssnn» выявило отклонениераспределения потомков по генотипам от теоретически ожидаемого. Во всех случаях в потомстве преобладали особи со сплошным чешуйным покровом. Следовательно, уже на самых ранних стадиях развития особи с «разбросанным» генотипом оказались менее жизнестойкими, чем чешуйчатые особи. Использование для межлинейных скрещиваний производителей чешуйчатого карпа с генотипом Ssnn может снизить суммарную выживаемость молоди в течение первого лета выращивания на 16-27% за счет плохой выживаемости молоди с разбросанным типом чешуи. Все выявленные особи с генотипом Ssnn были выбракованы.

Таким образом, в результате исследования производителей из первичного стада карпа была выявлена значительная гетерогенность рыб по морфологическим, репродуктивным и биохимическим параметрам, которая позволила выбрать лучших рыб-основателей селекционного стада.

Принципы формирования исходного селекционного стада
беловского карпа

На основании всестороннего изучения биологических и хозяйственных особенностей производителей беловского беспородного карпа были разработаныпринципы формирования исходного стада:

1. Двухлинейное разведение на основе местного беспородного стада карпа.

2. Использование в качестве генетических маркеров генов чешуйного покрова и альбумино-трансферринового комплекса.

3. Ассортативный подбор по генам чешуйного покрова при формировании чешуйчатой (SSnn) и разбросанной (ssnn) линий.

4. Достижение генетической разобщенности между линиями за счет ассортативного подбора производителей чешуйчатой линии и гетерогенного – разбросанной линии по альбумино-трансферриновому комплексу плазмы крови.

5. Ступенчатый отбор производителей по морфологическим и репродуктивным параметрам.

Формирование исходного селекционного стада беловского карпа

При формировании линий беловского карпа особый интерес представляло исследование возможности закрепления благоприятных генетических признаков, по возможности, различных у каждой линии, для достижения генетической отдаленности уже на уровне первых селекционных поколений. Такими признаками стали типы чешуйного покрова и биохимические маркеры.

Формирование исходного для селекции стада беловского карпа было начато с отбора двух исходных групп – чешуйчатой и разбросанной. При формировании исходных групп был использован ступенчатый отбор производителей по генетическим, морфологическим и репродуктивным параметрам.Для выбора лучших сочетаний производителей по альбумино-трансферриновому комплексу были проведены полиаллельные скрещивания с целью выявления комбинаций, обеспечивающих лучшую специфическую комбинационную способность (СКС) и лучшую общую комбинационную способность (ОКС). Производители из этих генетических групп были использованы в качестве основателей при закладке селекционных линий. При этом применялись все традиционные методы: массовый отбор по фенотипу, оценка отдельных производителей по потомству.

Лучшую сочетаемость самок и самцов с различными фенотипами альбуминов и трансферринов определяли с помощью полиаллельных скрещиваний, по выживаемости потомства в период раннего эмбрионального и постэмбрионального развития, во время выращивания сеголетков и по темпу роста молоди, полученной от различных типов скрещиваний. Исследование сочетаемости проводили только на примере чешуйчатых рыб из первичного стада, так как группа разбросанного карпа была малочисленна (1 самка и 14 самцов).

Молодь, полученная от скрещивания самок и самцов, гомозиготных по быстрой фракции альбуминов и средней фракции трансферринов (АА ВВ), показала лучшие результаты по выживаемости на всех исследованных стадиях онтогенеза по сравнению с остальными экспериментальными и контрольной группами, поэтому для формирования селекционной чешуйчатой линии были  использованы только производители с этим генотипом.

При формировании линии чешуйчатого карпа путем ассортативного подбора производителей только с фенотипами АА ВВ, а разбросанной линии – путем гетерогенных скрещиваний производителей всех фенотипических групп разбросанного карпа, была достигнута  бльшая генетичес кая разобщенность между ними, чем в первичном стаде: индекс генетического сходства по Нею по двум локусам составил0,78, что на 0,09 меньше, чем в первичном стаде до отбора по альбумино-трансферриновому комплексу.

На основании генетической сочетаемости самок и самцов по альбумино-трансферриновому комплексу плазмы крови, были сформированы две группы, различные по типам чешуйчатого покрова: чешуйчатая (SSnn) и разбросанная (ssnn).При формировании исходного стада чешуйчатого карпа для скрещиваний были отобраны особи, гомозиготные по альбумино-трансферриновому комплексу (АА ВВ) и генам чешуйного покрова, характеризующиеся лучшими, чем в среднем по группе первичного стада значениями.

Морфологический отбор чешуйчатых особей проводили путем оценки ценности каждой особи по отношению ко всей группе производителей первичного беспородного стада. Для этого использовали величины нормированного отклонения (x) значений морфологических признаков у каждой конкретной особи по отношению к средним значениям этих признаков по группе в целом. Таким образом, из фенотипической группы АА ВВ были отобраны те чешуйчатые особи, величины нормированного отклонения по массе которых соответствовали средним по группе значения или были выше их (нормированное отклонение >0). Репродуктивные показатели отобранных особей были близки к средним по группе значениям.

Основателями линии разбросанного карпа стали все особи из первичного стада разбросанного карпа.

Таким образом, при формировании исходного селекционного стада беловского карпа, были сформированы две генетически отдаленные группы – чешуйчатая и разбросанная, которые стали основателями двух линий беловского карпа.


Рыбоводно-биологическая характеристика  шести
селекционных поколений ремонтно-маточного стада беловского карпа

Схема селекционной работы и структура селекционного стада
беловского карпа в 1985-2011 гг.

В течение 27 лет, в период с 1985 по 2011 гг. в производственных условиях ООО «Беловское рыбное хозяйство было получено и созрело 6 селекционных поколений беловского карпа из чешуйчатой и разбросанной линий.

Главным критерием отбора при селекции беловского карпа признана эффективность использования производителей. Соответствие этому критерию призваны обеспечить плодовитость самок и выживаемость потомков как при внутрилинейном разведении, так и при получении промышленных гетерозисных гибридов. Гетерозисный эффект был обеспечен применением гетерогенного и ассортативного подбора производителей по альбумино-трансферриновому комплексу и закреплен на стадии  формировании исходного селекционного стада. При формировании линий применялся ступенчатый отбор, включающий в себя ранний массовый отбор по массе тела и отбор созревших производителей по репродуктивным признакам.

Внутри каждого селекционного поколения получали, как правило, несколько генераций. Это было обусловлено, во-первых, необходимостью выбора лучшей генерации для получения очередного селекционного поколения, во-вторых, производственной необходимостью. Так как селекционное стадо беловского карпа, начиная с первого селекционного поколения, используется для промышленного получения межлинейных гетерозисных товарных гибридов, было целесообразно сохранять в рыбхозе все возрастные группы ремонтно-маточного стада. Таким образом было получено две генерации первого, три генерации второго, четыре генерации третьего, три генерации четвертого и две генерации пятого селекционного поколения (генерация пятого селекционного поколения 1999 г. была пробной, получена сотрудниками рыбного хозяйства с нарушением принципов селекционной работы и не принималась во внимание при дальнейшей селекции), по одной генерации шестого и седьмого селекционного поколения чешуйчатого и разбросанного беловского карпа (рисунок 2).

Рисунок 2 – Схема формирования чешуйчатой и разбросанной линий
беловского карпа в 1985-2011 гг.

В течение всего периода селекционной работы стадо состояло одномоментно, как правило, из ремонта и производителей чешуйчатого и разбросанного карпа одного-трех селекционных поколений. Такая схема позволила обеспечить как непрерывность селекционной работы, так и эффективно использовать промышленный гетерозисный эффект, который, благодаря предложенному методу достижения генетической разобщенности линий, проявлялся уже на уровне первого селекционного поколения.

В процессе эксплуатации производителей четырех генераций карпа третьего селекционного поколения была выявлена низкая жизнеспособность гибридных потомков, полученных от производителей генераций 1992, 1993 и 1994 гг. третьего селекционного поколения. Несмотря на то, что проведенные исследования по изучению этого явления не выявили наследственных причин гибели молоди, данные генерации и их потомки не были допущены для дальнейшей селекционной работы и третье поколение генерации 1991 г. стало основным для получения последующих селекционных поколений беловского карпа (таблица 2).

Таблица 2 – Структура селекционного стада беловского карпа в 1985-2011 гг.

Поколение

Генерация,

год

Возраст

Чешуйчатая линия

Разбросанная линия

самки,

масса тела, кг

самцы,

масса тела, кг

самки,

масса тела, кг

самцы,

масса тела, кг

Исходное стадо

1980

50

5,2

5,8

5,0

5,9

F1

1985

10

0,729

0,422

20

3,3

2,4

2+

4,5

4,2

4,0

3,9

30

5,4

4,3

4,8

4,1

40

7,7

5,2

6,6

5,0

4+

8,8

5,6

7,4

4,9

50

9,0

6,1

7,9

6,1

5+

9,5

6,3

5,0

60

10,3

6,0

F2

1988

10

0,578

0,537

1+

2,3

2,3

20

2,8

2,8

2+

3,6

3,2

3,2

3,6

30

4,5

4,0

5,0

4,0

3+

5,2

4,9

5,3

4,2

40

5,4

4,9

5,7

4,6

4+

6,5

5,1

6,5

5,8

50

7,7

5,9

7,0

4,9

5+

7,7

6,6

7,1

5,5

6+

8,3

7,9

6,3

70

9,4

F3

1991

0+

0,499

0,524

1+

2,3

2,7

2+

4,9

4,1

5,4

4,9

30

5,5

4,6

6,0

5,4

3+

6,9

5,6

7,0

6,4

40

7,9

6,0

7,9

6,5

50

8,0

6,5

8,2

6,9

5+

8,7

60

8,5

F4

1995

0+

0,164

0,208

10

0,224

0,26

1+

1,2

1,3

20

1,4

1,4

2+

4,4

4,0

4,4

4,1

50

7,5

7,0

8,4

5,9

5+

8,8

-

-

-

F5

2000

0+

0,438

0,364

1+

2,3

2,1

20

2,2

2,0

2+

4,4

4,3

4,6

4,2

30

5,1

нет данных

4,7

нет данных

3+

7,6

7,2

7,8

7,0

40

нет данных

нет данных

7,3

6,6

4+

9,3

8,2

9,7

7,9

5+

11,5

9,7

10,1

9,2

F6

2005

0+

0,259

10

0,232

1+

2,4

2+

6,1

5,6

3+

8,4

7,2

4+

10,6

9,8

5+

12,2

11,0

В пользу выбора генерации 1991 г. послужил и тот факт, что анализ репродуктивных параметров самок по наследственно-обусловленным параметрам (относительная рабочая плодовитость) выявил преимущества чешуйчатых самок первого селекционного поколения генерации 1985 г. над самками генерации 1986 г. С высокой степенью повторяемости в трех-шестигодовалом возрасте по величине рабочей плодовитости лидировали самки генерации 1985 г. (таблица 3).

Таблица 3 – Репродуктивная характеристика самок чешуйчатого и разбросанного беловского карпа первого селекционного поколения

Возраст

Показатели

рабочая плодовитость,

тыс. шт.

относительнаярабочая

плодовитость,

тыс. шт.

средняя масса

икринки,

мг

±m

v,%

±m

v,%

v,%

чешуйчатые, генерация 1985 г.

30

617,2±43,19

38,9

127,8±10,01

35,6

1,6

10,6

40

770,1±43,19

31,7

127,5±6,19

21,7

1,9

11,5

50

955,4±73,96

37,1

121,9±9,09

36,5

1,7

9,8

60

1076,0±109,70

33,8

122,9±11,34

30,6

1,6

9,4

чешуйчатые, генерация 1986 г.

30

357,2±49,57

41,6

63,7±9,03

38,3

1,5

7,6

40

694,2±72,06

27,5

109,7±9,15

22,1

1,5

10,2

60

720,5±78,06

40,5

82,7±9,13

41,3

1,5

8,6

Разбросанные, генерация 1986 г.

30

389,5±45,88

33,33

82,4±4,79

15,4

1,4

6,6

40

605,1±48,27

31,9

106,1±9,61

30,9

1,3

9,3

Таким образом, основными для формирования линий чешуйчатого и разбросанного беловского карпа были признаны потомки генерации 1985 г. первого селекционного поколения.

В ряду формируемых селекционных поколений, помимо указанных выше стратегических задач реализации селекционных принципов, решали возникающие тактические задачи, которые ни в коей мере не нарушали основного стратегического направления селекции беловского карпа. Так, например:

  • При формировании первого селекционного поколения разработали оптимальную схему межлинейных скрещиваний.
  • При формировании второго селекционного поколения исследовали корреляционные связи морфологических и репродуктивных параметров с целью выявления экстерьера особей с оптимальной реакцией на гормональное стимулирование.
  • Во втором и третьем селекционных поколениях годовиков из чешуйчатой линии исследовали с целью выявления гомозиготности по альбумино-трансферриновому комплексу плазмы крови. Расщепления по данному признаку не выявлено, генотип все исследованных особей – ААВВ.
  • При формировании третьего селекционного поколения определяли селекционную ценность карпов-«агрессистов» для возможного корректирования схемы раннего массового отбора по массе тела. Признано, что ранний отбор и браковку по массе тела рыб-агрессистов проводить нецелесообразно, однако, во время отбора самок по репродуктивным параметрам, в селекционные группы не следует включать самок, у которых во время нерестовых кампаний будут обнаружены какие-либо нарушения репродуктивных функций.
  • На стадии четвертого-пятого селекционных поколений изучали ряд экологических аспектов селекции беловского карпа и возможность присутствия в генофонде популяции нежелательных летальных генов.
  • В четвертом-шестом поколениях исследовали возможность использования при селекции беловского карпа завезенных в этот период немецких карпов.

Экологический аспект воспроизводства беловского карпа

В середине 90-х годов сложилась неблагоприятная эколого-экономическая ситуация, проявившаяся в ухудшении качества кормов и нарушении гидрохимического режима водоема-охладителя Беловской ГРЭС, при которой было отмечено снижение достигнутого гетерозисного эффекта.

В 1997-1998 гг. среди товарной гибридной молоди карпа была отмечена массовая гибель рыб во время осенних контрольных обловов, причем сеголетки погибали в садках в первые часы после их отлова и взвешивания. Подобные явления наблюдались на протяжении всего периода выращивания данных групп рыб до товарных кондиций. При этом не происходило снижения темпа роста карпа  по сравнению с нормативными величинами, а гибель отдельных особей происходила только при подъеме садков. Имеются все основания предполагать, что гибель товарных сеголетков карпа происходила в результате стресса, вызванного целым комплексом негативных факторов. Были высказаны возможные причины подобного явления:

  • Загрязнение акватории рыбхоза промышленными стоками Беловской ГРЭС в летний период: происходило кратковременное повышение pH воды в акватории рыбхоза.
  • Несбалансированные либо слаботоксичные корма вызвали алиментарную анемию, повышенную ломкость кровеносных сосудов: у всех погибших рыб выявлены многочисленные точечные кровоизлияния во внутренние органы, при отсутствии инфекционных и инвазионных заболеваний.
  • Генотип: возможное сочетание в потомстве рецессивных летальных генов, полученных от гетерозиготных производителей.

Исследование влияний летальных генов на выживаемость молоди
гибридного беловского карпа

В истории карповодства известен только один случай плейотропного летального действия генов– гена чешуйного покрова N. Мы не стали исключать возможность существования и других генов с подобным действием, поэтому решили проверить стадо беловского карпа на наличие плейотропного летального действия неизвестных генов.С этой цельюбыли осуществлены межлинейные скрещивания всех групп рыб, которые имели общее происхождение с производителями, от которых в 1997 и 1998 гг. получали промышленную молодь (таблица 4):

Таблица 4 – Выживаемость молоди от межлинейных скрещиваний

Скрещивание

Выживаемость

самки

самцы

при инкубации, %

при выр. сеголетков, %

40 чеш. 60 разбр.

91,7

54,0

50 чеш. 40 разбр.

73,1

62,0

50 чеш. 50 разбр.

90,9

77,9

50 чеш. 40 нем.

73,4

81,5

Во время контрольных обловов и осенней инвентаризации ни в одной из полученных групп сеголетков не наблюдали повышенного отхода. Таким образом, проведенные исследования позволяют исключить наследственность как возможную причину гибели сеголетков карпа от стресса.

Диагностика алиментарной болезни у сеголетков беловского карпа

Ранняя диагностика алиментарных заболеваний и своевременно принятые меры по их устранению могут, на наш взгляд, полностью нивелировать негативные последствия нарушения технологий кормления рыбы и значительно повысить рентабельность рыбных хозяйств. Исследования биохимических параметров крови, характеризующих состояние метаболических процессов рыб могут быть использованы для ранней экспресс-диагностики различных заболеваний карпа,  связанных  с алиментарной недостаточностью.

Биохимические показатели сыворотки крови

Врезультате исследований, проведенных в 2007 г., у сеголетков беловского карпа не обнаружено острого стресса, связанного с алиментарной болезнью (таблица5).

Таблица 5 – Биохимические показатели крови сеголетков беловского карпа

Показатели

±m

V,%

Ex

альбумины, г/л

11,65 ± 0,301

-0,77

-0,28

общий  белок, ммоль/л

25,75 ± 0,839

0,16

-0,78

мочевина, ммоль/л

1,50 ± 0,055

1,06

-0,24

мочевая кислота, МЕ/л

199,45 ± 15,447

-0,71

0,37

щелочная  фосфатаза, ммоль/л

44,05 ± 2,078

-0,92

0,47

холестерин, ммоль/л

4,01 ± 0,14

0,09

-0,17

триглицериды, ммоль/л

1,08 ± 0,05

-0,39

0,51

глюкоза, мг/л

1,80 ± 0,171

0,23

0,66

железо, ммоль/л

17,89 ± 0,997

-0,36

0,29

кальций, ммоль/л

1,19 ± 0,103

1,64

0,82

магний, ммоль/л

1,73 ± 0,05

-1,00

-0,64

фосфор, МЕ/л

4,18 ± 0,137

-0,20

0,61

хлориды, ммоль/л

100,35 ± 1,444

-0,92

0,00

Величины биохимических параметров, в основном,  незначительно отличаются от нормы.  Выявлен ряд корреляций, которые могут быть использованы для диагностики алиментарных патологий карпа. Мочевина, повышение содержания которой свидетельствует о нарушении экскреции у беловских карпов, отрицательно коррелирована с упитанностью. Высокий уровень продуктов белкового распада в крови сеголетков может свидетельствовать  как об интоксикации, вызванной неблагоприятным гидрохимическим режимом в акватории беловского рыбхоза, так и о нарушении рационов и режима кормления рыб. Щелочная фосфатаза, которая может быть использована для характеристики пищеварительной активности, положительно коррелирована со всеми исследованными пластическими параметрами, но независима от экстерьерных индексов. Интересные данные получены при изучении корреляций глюкозы сыворотки крови зимующих сеголетков карпа и пластических параметров: они отрицательно коррелированы. Низкий уровень липидно-углеводного обмена свидетельствует  о начале алиментарной болезни карпа, связанной с недостаточным  кормлением в зимний период.

Рыбоводно-биологическая характеристика
ремонтно-маточного стада линии немецкого карпа, селекционируемого в беловском рыбхозе

Годовики и двухгодовики немецкого карпа завезены в Беловский рыбхоз в 1994 г. Происхождение их недостаточно ясно. Известно, что молодь, которую выращивали по технологии, принятой для товарного карпа, получена в условиях Назаровского рыбхоза (Красноярский край). В обеих возрастных группах выявлены особи с различными уродствами: искривлением жаберных крышек, хвостовых плавников и др. Представлялось нецелесообразным использовать полученный ремонтный материал для разведения «в себе». Один из возможных путей использования данной группы – введение немецких карпов в линию разбросанного беловского карпа, другой – использование немецкого карпа как самостоятельной линии для получения промышленных межлинейных гибридов.

При формировании стада производителей применяли мягкий отбор по морфологическим признакам, выбраковывая только больных особей и уродов. В остальном при использовании производителей немецкого карпа для получения половых продуктов пользовались отработанными для беловского карпа методами (таблица 6).

Таблица 6 – Структура селекционного стада немецкого карпа в 1995-2010 гг.

Поколение

Генерация,

год

Возраст

Самки

Самцы

шт.

Масса тела, кг

шт.

Масса тела, кг

F1

1995

50

10

10,3

11

8,9

1996

40

13

6,5

10

6,4

4+

9

8,6

10

7,7

1997

30

20

4,1

29

3,8

3+

13

6,3

24

5,9

1998

2+

39

4,2

26

4,1

ремонт

шт.

Масса тела, кг

F2

1999*

10

310

1+

107

1,7

2000

0+

130

0,455

F1

2001

50

6

8,9

12

7,8

40

19

6,3

24

5,9

30

39

4,2

26

4,1

F2

20

107

1,8

10

130

0,455

F1

2002

60

6

9,9

11

9,4

50

18

9,5

24

8,4

40

39

7,0

23

6,2

F2

30

49

5,1

32

4,7

20

113

2,4

10

223

0,180

F1

2003

60

18

11,9

24

10,4

50

30

9,2

25

8,0

F 2

40

42

8,3

29

7,8

30

50

4,6

44

4,1

20

94

1,8

F1

2004

70

18

12,7

60

20

12,2

23

9,9

F 2

50

42

10,9

29

10,6

40

47

9,1

42

8,9

30

43

4,7

34

4,3

0+

46

0,195

F 2

2005

5+

33

14,0

29

13,4

4+

24

8,1

30

7,9

1+

23

3,1

2,4

0+

224

0,391

F 2

F 3

2006

5+

10

12,3

31

10,2

2+

19

7,1

17

5,9

1+

138

2,7

0+

255

0,269

F 2

2007

6+

10

13,2

20

10,9

3+

18

9,6

15

8,9

2+

48

6,9

38

6,6

F 3

1+

130

2,4

F 2

2008

4+

18

10,4

14

10,2

3+

45

9,2

36

8,8

F 3

2+

63

4,9

40

2,4

0+

292

0,438

F 2

2009

5+

9

12,8

10

13,5

4+

24

12,7

23

10,9

F 3

3+

30

9,1

35

8,4

1+

150

2,6

0+

270

0,540

F 2

2010

5+

25

14,8

18

12,1

F 3

4+

29

12,4

33

10,4

3+

56

5,8

40

5,2

1+

161

3,9

0+

275

0,482

Результативность работы по селекции
тепловодного карпа

Динамика рыбоводно-биологических показателей шести
поколений беловского карпа как результат ступенчатого отбора
производителей

Анализ динамики рыбоводно-биологических показателей производителей  чешуйчатой и разбросанной линий беловского карпа на протяжении шести поколений селекции выявил ряд закономерностей, позволяющих аппроксимировать полученные эмпирические ряды данных, что может быть использовано не только для прогноза параметров очередных селекционных поколений, но и для объяснения отклонений эмпирических величин от теоретически ожидаемых в прошедших селекционных поколениях. Для анализа были выбраны следующие параметры: масса тела рыб – как признак высоко коррелированный с основными морфологическими селекционно-значимыми признаками: длиной, высотой, толщиной и обхватом тела рыб и плодовитость самок – как признак с высокой степенью наследуемости.

По массе тела отбор производили однократно, по окончании периода промежуточного подращивания сеголетков в садках из мелкоячейной дели(таблица 7).

Таблица 7 – Показатели раннего массового отбора по массе тела молоди
беловского карпа из чешуйчатой и разбросанной линий

Линия

До отбора

После отбора

Селекционный дифференциал

Напря-женность отбора, %

шт.

средняя масса, г

шт.

средняя масса, г

г.

%

от первоначальной массы

Первое селекционное поколение

чешуйчатая

13225

2,3

2645

3,6

1,29

56,1

20,0

разбросанная

7100

3,4

1420

5,4

2,03

59,7

20,0

Второе селекционное поколение

чешуйчатая

5000

3,06

1003

4,75

1,69

55,2

20,1

разбросанная

5000

3,6

1000

5,5

1,9

52,8

20,0

Третье селекционное поколение

чешуйчатая

5000

4,0

1041

5,8

1,8

45,0

20,8

разбросанная

5000

2,6

1010

4,5

1,9

73,1

20,2

Четвертое селекционное поколение

чешуйчатая

5000

2,3

998

3,8

1,5

65,2

19,9

разбросанная

5000

3,6

1000

5,2

1,6

44,4

20,0

Пятое селекционное поколение

чешуйчатая

5000

4,6

1000

5,7

1,1

23,9

20,0

разбросанная

5000

2,8

1000

3,7

0,9

32,1

20,0

Шестое селекционное поколение

чешуйчатая

5000

4,3

1000

5,4

1,1

25,3

20,0

разбросанная

5000

4,1

1000

4,9

0,8

19,5

20,0

Напряженность отбора  в каждом селекционном поколении составляла 20%;относительная величина селекционного дифференциала, выраженная как отношение величины селекционного дифференциала к средней массе рыб до отбора, постепенно снижалась к седьмому селекционному поколению, достигая своего максимума в разбросанной линии на уровне третьего селекционного поколения, в 1995 г., когда вследствие неблагоприятной экономической ситуации качество и режим кормления сеголетков были неудовлетворительными.

За шесть поколений селекции отмечена положительная динамика производителей по величине массы тела во всех селекционируемых группах. Эмпирическая кривая динамики морфологических параметров самок беловского чешуйчатого карпа шести селекционных поколений (рисунок 3) отражает процессы, происходившие на протяжении всего периода селекции у производителей обоих полов, как в чешуйчатой, так и в разбросанной линии.

Рисунок  3 – Эмпирическая кривая динамики морфологических
параметров самок беловского чешуйчатого карпа шести селекционных
поколений

В результате аппроксимации функции  нами была получена теоретическая кривая динамики массы тела, которая может быть описана следующей формулой:

PFn= 1,9992ln(n)+9.935

где: P – масса тела, F – поколение, n – номер поколения.

Исследуя распределение вариант данного признака, мы выявили динамику распределения особей в структуре стада в сторону увеличения эксцесса и асимметрии (рисунок 3, 4). Аппроксимация функций позволила выявить закономерности этих процессов и вывести следующие формулы для расчета асимметрии и эксцесса в селекционных поколениях беловского карпа.

AsFn=0,0247n5–0,3825n4+2,32n3–6,8025n2+9,7703n–5,14

где: As – показатель асимметрии, F – поколение, n – номер поколения.

ExFn=0,0706n3–1,009n2+4,6061n–4,09

где Ex – эксцесс, F – поколение, n – номер поколения.

Рисунок 4 –  Теоретическая кривая динамики морфологических
параметров самок беловского чешуйчатого карпа шести селекционных
поколений

Среди самок первого-шестого селекционных поколений проводили отбор по относительной рабочей плодовитости. Были отобраны чешуйчатые особи, относительная рабочая плодовитость которых превышала средние по группе значения этого признака на 1,0-1,5 σ, и разбросанные особи, относительная рабочая плодовитость которых равнялась средним по группе величинам, либо превышала их на 1,0-1,5 σ (таблица 8).

Таблица 8  – Показатели  отбора  самок беловского карпа по относительной рабочей плодовитости

Линия

До отбора

После отбора

Селекционный дифференциал S

Напря-женность отбора, %

тыс. шт. икринок/кг массы тела без икры

тыс. шт.

%

от первоначального значения

Первое селекционное поколение

чешуйчатая

127,5

148,1

20,6

16,2

31,2

разбросанная

106,1

113,3

7,2

6,8

33,3

Второе селекционное поколение

чешуйчатая

125,5

160,8

25,3

20,2

70,0

разбросанная

110,4

135,3

24,9

22,5

50,0

Третье селекционное поколение

чешуйчатая

147,4

159,9

12,5

8,4

71,0

разбросанная

110,8

38,4

72,4

65,3

60,0

Четвертое селекционное поколение

чешуйчатая

144,6

162,3

17,3

12,0

70,0

разбросанная

95,0

128,0

33,0

34,7

50

Пятое селекционное поколение

чешуйчатая

115,3

135,2

19,9

17,2

50,0

Шестое селекционное поколение

чешуйчатая

144,9

164,7

19,8

13,6

50,0

Анализ репродуктивных параметров на примере группы чешуйчатых самок выявил положительную динамику признака на протяжении шести селекционных поколений.  Эмпирические кривые динамики относительной рабочей плодовитости для стада в целом и для отобранных самок сходны по характеру (рисунок 5).

Рисунок 5 –  Эмпирическая кривая динамики относительной рабочей плодовитости самок беловского чешуйчатого карпа шести селекционных поколений

На протяжении первого–четвертого поколения, как в целом по группе, так и после отбора, наблюдалась положительная динамика величины относительной рабочей плодовитости; к пятому селекционному поколению – резкое снижение, затем к шестому селекционному поколению – повышение до теоретически рассчитанных величин для данного селекционного поколения.

В результате аппроксимации функции  нами была получена теоретическая кривая динамики относительной рабочей плодовитости самок чешуйчатого карпа, которая может быть описана следующей формулой:

ОРПFn= 8,6415ln(n)+150,64

где: ОРП – относительная рабочая плодовитость, F – поколение, n – номер поколения.

Рисунок 6 –  Теоретическая  кривая динамики относительной рабочей плодовитости самок беловского чешуйчатого карпа шести селекционных поколений

Анализируя графики динамики признаков, мы вынуждены констатировать  наблюдавшееся в некоторых поколениях отклонение от теоретически рассчитанных величин как  морфологических, так и репродуктивных параметров. Все выявленные случаи мы склонны объяснить отклонениями от принятой технологии разведения и выращивания производителей, обусловленных объективными причинами.

«Провалы» по массе тела во втором-четвертом селекционных поколений вызваны, вероятнее всего, неблагоприятным режимом кормления и плохим качеством кормов в 90-е годы, связанными с экономически неблагоприятной ситуацией. Эксцесс снизился, величины асимметрии достигали отрицательных величин.  Все это свидетельствует о наличии индивидуальной реакции рыб на неблагоприятные средовые воздействия, которые при оптимальных условиях реализуются наилучшим образом.

Вместе с тем, недостаточное кормление не оказало существенного воздействия на  относительную рабочую плодовитость: она в 2-4 поколениях вполне соответствовала теоретически рассчитанным величинам (рисунок 5, 6). Недостаточное для максимальной реализации соматического роста поддерживающее кормление не изменило величину относительной рабочей плодовитости. При этом средняя масса овулировавшей икринки снизилась, что позволило уменьшить общую массу овулировавшей икры, а, следовательно, рационально использовать пластические ресурсы организма. «Провал» по данному признаку наблюдался  во время нерестовой кампании  2000 г., когда гипофизы были заменены на негормональный препарат «Нерестин», в результате чего не все икринки из данной порции созревали, что было подтверждено наличием остаточной икры, обнаруженной после вскрытия отнерестившихся самок.

Динамика рыбоводно-биологических показателей межлинейных
гибридов как результат подбора производителей
по генотипическим признакам

Межлинейные гибриды беловского карпа

При уточнения схемы межлинейных скрещиваний между производителями из чешуйчатой и разбросанной линий при промышленной эксплуатации стада карпа выявлено, что промышленный гетерозисный эффект при скрещивании производителей из чешуйчатой и разбросанной линий проявлялся уже на уровне первого селекционного поколения, причем самые хорошие рыбоводные результаты дает скрещивание самок из чешуйчатой линии с самцами из линии разбросанного карпа (таблица 9).

Таблица 9 – Выживаемость,в среднем от трех повторов, молоди, полученной  от внутрилинейных и межлинейных скрещиваний беловского карпа

Группа

F1

F2

при инкубации, %

при инкубации, %

при выдерживании. %

ЧЧ

85,5

89,2

88,2

РР

81,0

87,7

87,6

ЧР

96,0

92,0

99,3

РЧ

93,0

78,7

93,6

контроль

50,0

63,4

77,1

При подращивании в лотках темп роста личинок из варианта ЧР был выше, чем у личинок из варианта РЧ. При промежуточном подращивании сохранились преимущества варианта ЧР как по темпу роста, так и по выживаемости молоди. Темп роста гибридной молоди при выращивании сеголетков в садках из крупноячейной дели в обоих сочетаниях был примерно одинаковым (рисунок  7).

Рисунок 7 – Динамика роста в садках сеголетков, полученных от
межлинейных скрещиваний производителей карпа второго селекционного поколения

Темп роста двухлетков  из группы ЧР был выше на протяжении всего периода выращивания. За период регулярного кормления коэффициент массонакопления в этой группе составил 0,16, а в группе РЧ – 0,14.

Таким образом, гетерозисный эффект, выражающийся в увеличении выживаемости и высоком темпе роста  гибридных товарных сеголетков и двухлетков проявляется, начиная с первого  селекционного поколения; для получения промышленной гетерозисной молоди  в условиях тепловодного садкового хозяйства предпочтительнее  использовать схему «чешуйчатые самкиразбросанные самцы». Разработанные рекомендации по получению промышленных гетерозисных гибридов карпа были внедрены в рыбоводную практику ООО «Беловское рыбное хозяйство» (таблица 10).

Таблица 10 – Получение промышленных межлинейных гибридов карпа в условиях ООО «Беловское рыбное хозяйство»

Период

Выживаемость, %

1991, F1

1993, F2

2011, F6

инкубация

92,2

96,5

97,0

выдерживание

86,4

74,4

82,8

подращивание в лотках

88,6

95,3

*

выращивание сеголетков

78,0

98,7

*

Выращено товарных сеголетков, тыс. шт.

1412,9

200,5

*

*Молодь была реализована после выдерживания

Характеристика гибридов беловского и немецкого разбросанного карпа

При скрещивании беловских и немецких карпов в сочетаниях «немецкие самки беловские самцы» (НР) и «беловские самкинемецкие самцы» (РН) наблюдался ярко выраженный ранний гетерозисный эффект, выражающийся в увеличении выживаемости во время инкубации на 20-25% по сравнению с «чистыми» внутрилинейными скрещиваниями.Между собойпомесные разбросанные карпы по выживаемости значительно не различалась (рисунок 8, 9).

Рисунок 8 – Выживаемость помесных форм молоди карпа в эмбриональном и постэмбриональном периодах, 1996 г.

Рисунок 9–  Выживаемость помесных форм молоди карпа в эмбриональном и постэмбриональном периодах, 1997 г.

Во время второго года выращивания гибридные разбросанные карпы показали примерно одинаковую скорость роста, а величины их морфологических параметров достоверно не различались как в начале, так и в конце второго лета выращивания, при этом индексы упитанности и обхвата у помесных форм были ниже, чем у двухлетков немецкого карпа, но достоверно выше, чему беловских разбросанных двухлетков.

Таким образом, оба сочетания можно рекомендовать для получения товарных межлинейных гибридов беловского и немецкого карпа.

Оценка селекционируемых  признаков по степени наследуемости
и значимости

На основании анализа рыбоводно-биологических параметров производителей беловского карпа шести селекционных поколений и промышленных межлинейных гибридов, нами была проведена оценка селекционной значимости  признаков при селекции тепловодного карпа. Критериями оценки были выбраны: значимость данного признака для внутрилинейного и межлинейного разведения, степень наследуемости, возможность закрепления жестко наследуемых признаков, средообусловленность параметров признака.По степени наследуемости селекционируемые признаки разделились на 3 группы.

  1. Однозначно наследуемые независимо от условий среды (за исключением случаев мутагенеза), признаки. Таковыми стали:
  • Генотипы чешуйного покрова, обусловленные полимерным действием генов N, n и S, s. Признак эффективен для маркирования линий чешуйчатого (SSnn) и разбросанного (ssnn) карпа.
  • Генотипы альбумино-трансферринового комплекса. Наличие в стаде модального класса производителей, дигомозиготных по двум парам аллелей (Альб.ААTf.ВВ), наследуемых сцепленно (Яблоков, 1985), позволяет закрепить данный признак в одной из линий уже на уровне первого селекционного поколения. Признак эффективен как для формирования генетически отдаленных линий на основе местного беспородного стада, так и для использования линии, подобранной ассортативно, состоявшей из дигомозиготных особей, для межпородных скрещиваний с целью получения гетерозисного эффекта.
  1. Признаки с высокой и средней степенью наследуемости, средообусловленные. Ими стали репродуктивные признаки самок (самцы беловского карпа были изначально высокоплодовиты, с хорошими показателями спермы, улучшение их репродуктивных показателей в данном случае не является селекционно-значимым):
  • Относительная рабочая плодовитость, рассчитанная как отношение рабочей плодовитости к массе тела самки без икры. Отбор лучших самок позволяет интенсифицировать процессы получения потомства, как при межлинейных скрещиваниях, так и при разведении «в себе».
  • Индивидуальная реакция самок  на гормональное и негормональное стимулирование (созревание по рассчитанной схеме, абортирование или перезревание икры, остаточная икра).
  • Скорость созревания икры после разрешающей инъекции. Сохранение в структуре стада быстросозревающих (120-160 градусочасов) и поздносозревающих (240-280 градусочасов) способствует оптимизации работы рыбоводов при промышленном получении молоди.

Селекцию по данным признакам целесообразно проводить при разведении линий в «себе» для закрепления признаков внутри линии, так как при межлинейном скрещивании гетерозисный эффект может быть минимальным.

  1. Признаки с невысокой степенью наследуемости: темп роста и выживаемость на всех стадиях онтогенеза. Факторы средообусловленные, с низкой степенью наследуемости, поэтому при разведении «в себе» плохо поддаются селекции. Достижение максимального значения этих признаков возможно при получении гетерозисного эффекта при межлинейных скрещиваниях (Смирнов, 1981).

Модель селекции беловского карпа

Группу местного беспородного карпа, можно рассматривать как популяцию с общим «генетическим пулом», при разделении которого путем создания барьера в виде ассортативного подбора одной линии и гетерогенного – другой, возникает обособленность популяций, которая приводит к генетической разобщенности, достаточной для получения гетерозисного эффекта.

По мнению ряда авторов, существует два подхода к формированию модели: первый ограничивает факторы системы небольшим количеством значимых параметров, во втором описывается взаимодействие всех элементов системы и делается вывод по всей ее интегральной совокупности  (Ратнер В.А., Шамин В.В., 1980; Юрченко Н.Н., Дейнеко И.В., Захаров И.К., 2009).

В искусственно формируемых подпопуляциях, каковыми можно считать чешуйчатую и разбросанную линии беловского карпа, селекционно-значимым признано небольшое количество параметров (остальные параметры при этом не являются константами, но и не коррелированы с селекционно-значимыми признаками), поэтому для формирования селекционной модели целесообразным признан первый подход.

Таким образом, при формировании двух линий беловского карпа согласно выработанным на основании анализа первичного стада принципам формирования исходного для селекции стада и анализа динамики селекционно-значимых признаков шести поколений беловского карпа, была выработана следующая селекционная модель формирования высокопродуктивного стада производителей:

  • если стадо производителей беловского карпа формировать на основе только местной беспородной группы рыб,  применяя ассортативный и гетерогенный подбор производителей по однозначно генетически наследуемым признакам при формировании линий и отбор производителей по селекционно-значимым признакам при формировании линий «в себе» (таблица11),
  • тогда гетерозисный эффект при межлинейных скрещиваниях будет достигнут и закреплен  на уровне первого селекционного поколения.

Таблица 11 – Модель селекции тепловодного беловского карпа

Методическая
основа

Двухлинейное разведение на основе местного беспородного стада производителей (популяция с общим «генетическим пулом») с целью получения гетерозисного эффекта

Направления
селекции

  1. Внутрилинейное улучшение продуктивности производителей при разведении «в себе»
  1. Мероприятия по достижению максимального гетерозисного эффекта при межлинейных скрещиваниях

Селекционируемые признаки

  1. Относительная рабочая плодовитость самок.
  2. Индивидуальная реакция самок  на гормональное и негормональное стимулирование.
  3. Скорость созревания икры после разрешающей инъекции.
  4. Темп роста производителей.
  1. Максимальная генетическая разобщенность линий.
  2. Признаки с низкой наследуемостью: темп роста, выживаемость.

Методы

  1. Ранний массовый отбор напряженностью 20% по массе тела, однократно.
  2. Ступенчатый отбор самок по репродуктивным параметрам:
  • отбраковка особей с величиной индекса обхвата, превышающей среднее по группе значение более чем на 2,5 ;
  • отбраковка особей, созревших вне интервала 120-280 градусочасов после разрешающей инъекции;
  • отбор самок по относительной рабочей плодовитости.
  1. Ассортативный подбор внутри линий по генам чешуйного покрова дигомозиготных чешуйчатых (SSnn) и разбросанных особей (ssnn).
  2. Ассортативный подбор производителей чешуйчатой линии и гетерогенный – разбросанной линии по альбумино-трансферриновому комплексу плазмы крови.

Критерии оценки
качества
селекционного
поколения

  1. Динамика массы тела производителей. Масса производителей в шестигодовалом возрасте соответствует формуле:

PFn= 1,9992ln(n)+9.935,

где: P – масса тела, F – поколение, n – номер поколения.

  1. Динамика относительной рабочей плодовитости самок. Относительная рабочая плодовитость у повторно созревающих самок чешуйчатого карпа соответствует формуле:

ОРПFn= 8,6415ln(n)+150,64,

где: ОРП – относительная рабочая плодовитость, F – поколение, n – номер поколения

  1. Динамика распределения особей в структуре стада в сторону увеличения эксцесса и асимметрии:

AsFn=0,0247n50,3825n4+2,32n36,8025n2+9,7703n5,14,

где As – показателm асимметрии, F – поколение, n – номер поколения.

ExFn=0,0706n31,009n2+4,6061n4,09,

Где: Ex – эксцесс, F – поколение, n – номер поколения.

  1. Фенотипы чешуйчатой и разбросанной линий соответствующие генотипам SSnn и ssnn.
  2. Отсутствие расщепления по типу чешуйного покрова в чешуйчатой линии.
  3. Отсутствие расщепления по генам альбумино-трансферринового комплекса в чешуйчатой линии.
  4. Гетерозисный эффект при межлинейном скрещивании, выражающийся в повышении выживаемости и темпа роста в помесных формах по сравнению с чистыми линиями.

К 2011 г. в шестом поколении беловского карпа достигнут максимальный селекционный эффект. Выживаемость молоди в межлинейных гибридных формах стабильно достигает 97%. Цель этапа активной селекции достигнута: сформировано стадо быстрорастущих, раносозревающих особей, с высокой жизненностью на всех стадиях онтогенеза как внутри линий, так и в помесных формах. Назрела необходимость на следующем этапе селекции, этапе мягкого стабилизирующего отбора, выработать дополнительную селекционную стратегию с целью улучшения товарных кондиций и совершенствования технологии получения и выращивания ремонтной молоди и посадочного материала карпа. При этом следует учитывать региональный и технологический  аспекты селекции: экологию водоема – гидрологический и гидрохимический режимы, сроки проведения нерестовых кампаний, методы гормональной стимуляции производителей.

Селекционную работу по всем этим критериям следует проводить после корреляционного анализа,  по тем параметрам, которые не связаны  с основными рыбоводно-биологическими параметрами карпа и не снизят результатов проведенной селекционной работы.

ВЫВОДЫ

  1. В производственных условиях ООО «Беловское рыбное хозяйство» разработан и реализован метод повышения продуктивных и воспроизводительных качеств двухлинейного маточного стада тепловодного беловского карпа, сформированного на основе местной беспородной группы рыб.
  2. Изучены биологические и хозяйственные признаки производителей шести поколений ремонтно-маточного стада беловского карпа и определены селекционно-значимые параметрыс разной степенью наследуемости:генотипы чешуйного покрова и альбумино-трансферринового комплекса, репродуктивные признаки самок, темп роста и выживаемость рыб.
  3. Выявлены механизмы закрепления признаков, обуславливающих гетерозисный эффект по темпу роста и повышению выживаемости помесных форм на 20-25%, начиная с первого селекционного поколения: ассортативный подбор по генотипу TfAA Альб.BB при формировании чешуйчатой линии и гетерогенный подбор при формировании разбросанной линии.
  4. Величина относительной рабочей плодовитости у самок из чешуйчатой линии, как признак с высокой степенью наследуемости, изменилась незначительно, в первом поколении составляя 148, 1 тыс. икринок, в шестом – 164,1 тыс. икринок.
  5. Разработана оптимальная схема межлинейной гибридизации чешуйчатого и разбросанного беловского карпа, обуславливающая максимальный гетерозисный эффект по темпу роста и выживаемости: «чешуйчатые самки разбросанные самцы». Выживаемость гибридных эмбрионов  при инкубации достигает 97, 0 %;  при выдерживании предличинок – 99,3 %.
  6. Выявлены региональные, экологические и экономикообусловленные особенности селекции беловского тепловодного карпа.
  7. Выявлены закономерности динамики продуктивных и воспроизводительных качеств производителей беловского карпа,позволяющиепрогнозировать параметры очередных селекционных поколений, выявлять и объяснять отклонения эмпирических величин от теоретически ожидаемых в прошедших селекционных поколениях.
  8. Разработана схема использования немецкого карпа для получения межлинейных гибридов с разбросанным типом чешуи: самки беловского карпа самцы немецкого карпа», обеспечивающая преимущество по выживаемости по сравнению с «чистыми» формами на 10-15 %
  9. Разработана модель селекции двухлинейного стада тепловодного карпа.

список опубликованных работ по теме диссертации

Монография

  1. Законнова Л.И. Технология формирования генетически отдаленных линий карпа на основе местного беспородного стада / Л.И. Законнова. – Белово: ООО «Канцлер», 2008. – 118 с.

Препринт

  1. Законнова Л.И. Технология разведения и выращивания рыбы в условиях Беловского тепловодного рыбного хозяйства: Препринт. / Л.И. Законнова; Беловский институт (филиал) государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Кемеровский государственный университет». – Белово: Беловский полиграфист, 2007. – 40 с.

Из списка изданий, рекомендованных ВАК

  1. Законнова Л.И. Экологический аспект воспроизводства беловского карпа /Л.И. Законнова // Бюллетень «Использование и охрана природных ресурсов в России». – 2006. – №4 (88).  – С. 92.
  2. Законнова Л.И. Подбор производителей по биохимическим признакам при селекции беловского карпа / Л.И. Законнова // Сибирский вестник сельскохозяйственной науки. ––2010. – № 2.– С. 51-57.
  3. Законнова Л.И. Особенности формирования исходного селекционного стада беловского карпа / Л.И. Законнова // Сибирский вестник сельскохозяйственной науки. –2010. – № 9.– С. 63-71.
  4. Законнова Л.И. Разработка стратегии селекции тепловодного карпа на этапе стабилизирующего отбора // Фундаментальные исследования. – 2011. – № 10 (часть 3). – c. 581-585; URL: www.rae.ru/fs/?section=content&op=show_article&article_id=7981491 (дата обращения: 02.11.2011).
  5. Законнова Л.И. Схема селекционной работы и структура селекционного стада беловского карпа в 1985-2011 гг. / Л.И. Законнова // Вестник НГАУ. –2011. –  № 4 (20).– С.
  6. Законнова Л.И. Технология разведения и выращивания товарного карпа в условиях полносистемного рыбного хозяйства / Л.И. Законнова //Труды Кубанского государственного аграрного университета. – 2011. №5 (32). – С. 169-171.
  7. Законнова Л.И. Характеристика межлинейных гибридов беловского карпа / Л.И. Законнова // Сибирский вестник сельскохозяйственной науки. ––2011. –№ 3-4.– С. 75-83.
  8. Законнова Л.И. Характеристика гибридов беловского и немецкого разбросанного карпа / Л.И. Законнова // Сибирский вестник сельскохозяйственной науки. ––2011. – № 5-9.– С. 73-78.
  9. Законнова Л.И, Ростовцев А.А. Динамика рыбоводно-биологических показателей шести поколений беловского карпа как результат ступенчатого отбора производителей / Л.И. Законнова, А.А. Ростовцев // Современные проблемы науки и образования. – 2011. – №__(__). – С. ___; URL: www.rae.ru/____________ (дата обращения: _____).





© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.