Прогнозування племінної цінності свиней на основі лінійних моделей, селекційних індексів та днк-маркерів

Abstract

Дисертаційна робота присвячена розробці методів прогнозування племінної цінності свиней на основі лінійних моделей із залученням ДНК-маркерів, селекційних індексів та розробці системи автоматизованого збору селекційної інформації. Об’єктом дослідження був процес формування продуктивності та племінної цінності свиней для подальшого їх прогнозування. У роботі використовували наступні методи дослідження: зоотехнічні – оцінка показників відтворювальної, відгодівельної та м’ясної продуктивності; аналітичний – аналіз літературних джерел, модифікація і розробка методів та моделей, аналіз та узагальнення результатів досліджень; біометричні і статистичні – збір і обробка масивів селекційної інформації, визначення популяційно-статистичних параметрів досліджуваних стад, розрахунок параметрів моделей; економічні – розрахунок економічної ефективності розроблених моделей визначення племінної цінності. Дослідження проводились у період 2006-2018 рр. Більша частина поголів’я, що була задіяна в дослідженнях, відносилась до великої білої породи свиней – 21636 голів (у тому числі УВБ-1 – 457, УВБ-2 – 329, УВБ-3 – 11730 голів, велика біла порода угорського походження – 56 і англійського походження – 9101 голів), також дослідження проводились на свинях породи ландрас (7838 голів), спеціалізованій лінії Альба (1146 голів), миргородській породі (417 голів), великій чорній породі (80 голів) та на двохпородних помісях ВБ × Л (139 голів) і Л × ВБ (159 голів). Досліджуване поголів’я належало одинадцятьом суб’єктам племінної справи, що розташовані на території п’яти областей України: ПАФ „Україна”, ТОВ „Велес 2005” (у 2010 році реорганізоване у ТОВ „Максі 2010”), СТОВ „АФ Оржицька”, ДПДГ „Степне”, ДП „ДГ ім. Декабристів”, ТОВ „Маяк” Полтавської області; ПП „Племзавод „Трубізький” Київської області; ТОВ „Селекційний племзавод „Золотоніський”, ВАТ „Русь” Черкаської області; ТОВ „Агро-Овен” Дніпропетровської області; ТОВ „Агропромислова компанія” Запорізької області. Молекулярні генетичні дослідження були виконані у співпраці із співробітникими лабораторії генетики, фізико-хімічні – спільно із спеціалістами лабораторії зоохімічного аналізу Інституту свинарства і агропромислового виробництва НААН, що знайшло відображення у спільних публікаціях. У результаті проведених досліджень науково обґрунтовано теоретичні принципи і розроблено модель побудови комплексних селекційних індексів із врахуванням ступеня мінливості продуктивних ознак та статистичних параметрів популяції; вперше розроблено і захищено авторським свідоцтвом (№ 67844 від 15.09.2016) комп’ютерну програму для організації системи автоматизованого збору і обробки селекційної інформації; вперше розроблено лінійні моделі визначення племінної цінності свиней за відтворювальними якостями, відгодівельною та м’ясною продуктивністю, які відрізняються тим, що в якості фіксованих факторів були використані дані щодо генотипу досліджуваних свиней за ДНК-маркерами ESR1, MC4R, CTSL; вперше виявлено особливості жировідкладення у свиней великої білої породи і встановлено, що при зменшенні товщини шпику – погіршується його відносна вирівняність; вперше в Україні розроблено і захищено авторським свідоцтвом № 35987 від 07.12.2010 комп’ютерну програму для визначення племінної цінності свиней методом BLUP за обраними ознаками згідно заданої користувачем моделі; на основі наукових досліджень і статистичного аналізу поглиблено знання про фактори, що достовірно впливають на ознаки продуктивності свиней і які слід використовувати в лінійній моделі для прогнозування племінної цінності; отримано нові дані оцінки свиней миргородської породи за ДНК-маркерами і встановлено достовірний вплив поліморфізму ДНК-маркеру MC4R на ознаки відгодівельної та м’ясної продуктивності свиней даної породи; отримано нові дані щодо параметрів комбінаційної здатності заводських ліній свиней у новоствореному заводському типі „Багачанський”; дістало подальшого розвитку вивчення зв’язку між ознаками продуктивності та селекційними індексами різних конструкцій. Практичне значення одержаних результатів полягає у тому, що було створено електронну базу даних племінних тварин базових господарств із свинарства, у яку станом на 01.01.2018 року було занесено відомості щодо 54 270 голів свиней і проведено визначення племінної цінності даних тварин за допомогою розроблених лінійних моделей. Положення та розробки викладені у даній дисертаційній роботі були використані при виведенні заводського типу з поліпшеними м’ясними якостями „Багачанський” у великій білій породі. Застосування розроблених лінійних моделей для оцінювання свиней і подальшої селекційної роботи з ними дозволило підвищити продуктивність поголів’я у базових господарствах. У результаті проведеної роботи доведено ефективність прогнозування племінної цінності свиней за використання лінійних моделей, ДНК-маркерів та індексів різних конструкцій при удосконаленні існуючих та створенні нових структурних елементів порід. При проведенні моніторингу встановлено, що свині УВБ-3 відрізняються від свиней УВБ-1 за оціночними індексами відтворювальних, відгодівельних та м’ясних якостей (p ≤ 0,05; p ≤ 0,001). Встановлено відмінності між внутрішньопородними типами у характері мінливості основних продуктивних ознак. Свині УВБ-3 відрізнялись вищими коефіцієнтами варіації (p ≤ 0,001), що було використано в селекційній роботі при виведенні заводського типу „Багачанський”. Оціночні індекси відтворювальних якостей відрізняються певними недоліками і у багатьох випадках можуть бути замінені ознакою маси гнізда. Коефіцієнт кореляції між індексами та масою гнізда при відлученні був в межах від 0,73±0,015 до 0,99±0,001 одиниць (p ≤ 0,001). Проте перевагою оціночних індексів є відносна простота їх розрахунку і тому вони можуть бути використані для попередньої оцінки тварин. Використання пробіт-методу для оцінювання тварин дає більш точну оцінку родинам свиноматок, порівняно із інструкцією з бонітування свиней. Значення пробіт-індексів коливаються від 4,6 до 5,3 одиниць, тоді як згідно з інструкцією всі родини свиноматок в середньому оцінені однаково (першим класом). Розроблений селекційний індекс дозволяє отримати комплексний показник для оцінки свиней за найбільш важливими продуктивними ознаками, які не корелюють між собою. У стаді заводського типу „Багачанський” було встановлено, що даний індекс має досить тісний зв’язок як із масою гнізда при відлученні (r = 0,72±0,030, при p ≤ 0,001), так і з віком досягнення маси 100 кг (r = -0,68±0,033, при p ≤ 0,001), при тому що ці дві ознаки не пов’язані між собою (r = 0,03±0,061). Кореляція між запропонованим коефіцієнтом препотентності і коефіцієнтом варіації досить висока (від -0,75±0,035 до -0,87±0,020, при p ≤ 0,001), однак рангові оцінки за цими показниками не завжди співпадають, тому для більш точної характеристики плідника необхідно використовувати коефіцієнт препотентності. Сформована електронна база даних племінних свиней (за використання розробленої „Системи збору селекційної інформації в автоматизовануми режимі”), до якої було занесено відомості щодо 54 270 голів, стала основою для впровадження сучасних методів оцінювання свиней із застосуванням лінійних моделей BLUP у селекційну практику базових господарств із свинарства. У лінійних моделях визначення племінної цінності доцільно використовувати ті фактори, для яких встановлено достовірний вплив на ознаки продуктивності. На ознаки відтворювальних якостей впливають „порядковий номер опоросу” (p ≤ 0,05; p ≤ 0,01), „сезон опоросу” (p ≤ 0,05; p ≤ 0,01), „походження” (p ≤ 0,01), „стать” (p ≤ 0,01). Розроблені моделі для визначення племінної цінності свиней за відтворювальними якостями, дають можливість на ранньому етапі онтогенезу визначити найбільш цінних тварин для ремонту стада. В стаді свиней великої білої породи заводського типу „Багачанський” кореляційні зв’язки між оцінками племінної цінності свиноматок за розробленими моделями та продуктивністю їх дочок були достовірними (p ≤ 0,05; p ≤ 0,001) і у 9,9-10,5 рази сильнішими, ніж зв’язки між продуктивню свиноматок і продуктивністю їх дочок. Оцінки кнурів, отримані за методом BLUP при виведенні заводського типу „Багачанський”, найбільш точно характеризують продуктивність їх потомків. Між результатами оцінювання плідників методом контрольної відгодівлі нащадків та методом BLUP, встановлено достовірний зв’язок для оцінок за довжиною тулуба (0,42±0,209, p ≤ 0,05) і товщиною шпику (r = 0,67±0,170, p ≤ 0,001), тоді як зв’язок між власною продуктивністю кнурів та продуктивністю їх нащадків був недостовірним і у 1,4-3,5 рази нижчим. Оцінювання свиней заводського типу „Багачанський” за лінійними моделями з використанням даних ДНК-маркера (g. 143 CTSL C>T) та без нього, показало високий кореляційний зв’язок (r = 0,96±0,001, p ≤ 0,001), що можна пояснити незначною частотою зустрічання алеля g. 143 CTSLT в популяції. Результати ДНК-типування миргородської породи свиней за геном MC4R доцільно використовувати у якості фіксованого фактора при визначенні племінної цінності методом BLUP за ознаками „вік досягнення маси 100 кг” та „товщина шпику”. Кореляція між оцінками, отриманими за моделями із використанням і без використання даних щодо генотипу свиней за геном MC4R, за ознакою вік досягнення маси 100 кг складає 0,76±0,109 (p ≤ 0,001); за ознакою товщина шпику – 0,71±0,119 (p ≤ 0,001). При селекції на зниження товщини шпику необхідно контролювати рівномірність його відкладення, оскільки встановлено, що при зменшенні товщини шпику – погіршується його відносна вирівняність. Свині з нижчою товщиною шпику (велика біла порода угорської селекції) характеризуються нижчим коефіцієнтом його вирівняності, поступаючись тваринам УВБ-1 на 86,9 % (p ≤ 0,001). Свині заводського типу „Багачанський” займали проміжне положення. Визначення генетичного тренду на основі даних щодо племінної цінності тварин, отриманої за розробленими моделями, показало, що за дев’ять років роботи над створенням заводського типу „Багачанський” спостерігається стійка тенденція покращення за основними ознаками відгодівельної та м’ясної продуктивності свиней. Заводські лінії у складі типу „Багачанський” характеризуються значно вищою специфічною комбінаційною здатністю у порівнянні з генеалогічними (на 19,4 %). А це, в свою чергу, свідчить про їх чітку диференціацію за напрямом продуктивності і доцільність ведення роботи з такими лініями для отримання внутріпородного гетерозису. Впровадження селекції на основі оцінювання тварин за розробленими моделями забезпечує отримання економічного ефекту в стаді свиней заводського типу „Багачанський” (ПАФ „Україна”) у розмірі 195,24 грн на одну голову ремонтного молодняку (в цінах 2015 року).