Заботливый врач
Изучение механизмов гормональной регуляции полового цикла коров позволило разработать большое количество программ синхронизации. Их применение дает возможность в той или иной степени решать проблемы, связанные со снижением воспроизводства стада на фоне растущей молочной продуктивности. Основным принципом данных программ является сочетанное применение гормональных препаратов: гонадотропин-рилизинг-гормонов (ГнРГ), простагландинов F2α, прогестагенов.
Протоколы гормональной стимуляции могут быть направлены на синхронизацию полового цикла (Presynch, Resynch) и синхронизацию половой охоты (Ovsynch, DoubleOvsynch). Применение данных схем зачастую становится неизбежным в условиях интенсивного молочного производства, позволяет оптимизировать затраты производственного цикла.
Положительный момент применения схем гормональной синхронизации — возможность осеменения коров в запланированное время независимо от степени выраженности половой охоты. Тем не менее результативность осеменения при использовании стандартных протоколов синхронизации находится на уровне 35–40%.
Предложено большое количество модификаций схем, в которых моделируются интервалы введения гормональных препаратов с учетом наступления соответствующей фазы полового цикла, функционального состояния яичников и матки.
Фертильность коров является многофакторным признаком, зависит от биологических (генетическая предрасположенность, гормональный статус, функциональное состояние животного) и паратипических (условия содержания и кормления, уровень менеджмента в стаде, квалификация специалистов, климатические условия) факторов.
Современные знания о роли генетических факторов в формировании воспроизводительной функции коров постоянно расширяются. Одним из ключевых гормонов, участвующих в регуляции полового цикла, является фолликулостимулирующий гормон (ФСГ). Это гонадотропный гормон, вырабатываемый в передней доле гипофиза. ФСГ способствует росту фолликулов в яичниках самки и влияет на выработку эстрогенов.
Чувствительность гонад к ФСГ зависит от наличия специфического рецептора (FSHR). Он экспрессируется клетками гранулезы яичника и, как полагают, регулирует фазы созревания фолликулов в ответ на тонический выброс ФСГ гипофизом. Установлено, что при воздействии постоянных концентраций ФСГ уровень экспрессии FSHR снижается.
Накапливаются данные о кисспептинах, влияющих на фертильность самок — от стадии полового созревания, секреции гонадотропных гормонов до наступления овуляции. Предполагается, что кисспептины могут подавлять экспрессию рецептора ФСГ. У человека установлено более десятка полиморфных вариантов FSHR, которые рассматриваются как маркеры овариального резерва яичников, определены патогенные варианты, вызывающие недостаточность яичников, обусловленную резистентностью к ФСГ.
Ген FSHR крупного рогатого скота расположен в 11-й хромосоме и состоит из 10 экзонов и 11 интронов. Наибольший интерес представляет 10-й экзон, включающий трансмембраннный домен.
Описано несколько полиморфных сайтов гена FSHR, имеющих ассоциации с репродуктивным потенциалом коров. Так, по SNP P113A (c. 337 C > G) коровы голштинской породы с генотипом GG имели более высокий выход жизнеспособных эмбрионов, носители генотипов GG и CG имели меньше неоплодотворенных ооцитов по сравнению с генотипом CC. У гомозиготных животных АА по SNP I291V (c. 871 A > G) был установлен меньший выход жизнеспособных эмбрионов и больше неоплодотворенных ооцитов после индукции суперовуляции.
Изучение однонуклеотидной замены гена FSHR T658S (c. 1973 C > G) выявило ассоциации с выходом жизнеспособных эмбрионов и процентом бесплодных ооцитов. Поэтому ген FSHR рассматривается как биомаркер для выявления потенциальных коров-доноров, имеющих высокий реакционный ответ на введение экзогенных гонадотропинов. Изучалась связь аллельных вариантов гена FSHR с качеством и количеством ооциткумулюсных клеток в яичниках коров, однако достоверных различий между генотипами не выявлено.
У быков ген FSHR необходим для функционирования клеток Сертоли и поддержания сперматогенеза. По результатам генотипирования по полиморфизму TaqI g.234500 A > T быки с генотипом АА достоверно имели более высокий дуплетный объем, концентрацию и общее количество клеток, чем особи с генотипом ТТ.
Цель работы — изучение полиморфизма гена FSHR и его связи с показателями воспроизводства у коров черно-пестрой голштинизрованной породы.
Материалы и методы исследования
Для исследований были отобраны коровы-сверстницы (рождения 2019–2020 гг.) черно-пестрой голштинизированной породы (Ленинградская обл., Россия) в количестве 128 голов.
Подобранные животные проходили синхронизацию в зимне-весенний и осенне-зимний периоды. Первый отел был в 2021–2022 гг. Средний удой за 305 дней первой лактации составил 9650 кг. На момент исследования все коровы имели по две законченные лактации.
Сбор фенотипических данных по всем головам проводился в три этапа: в случной период (телки возраста 14–16 месяцев), после первого и второго отелов.
Забор крови у животных проводили однократно. Кровь от коров получали пункцией из хвостовой вены в пробирки с К3EDTA. Все процедуры на животных проводились в соответствии с Протоколом Комиссии по этике экспериментов на животных Федерального научного центра животноводства им. Л.К. Эрнста (№ 2020/2) и Законом Российской Федерации о ветеринарной медицине (от 14 мая 1993 г. № 4979-1).
Исследования проводили в лаборатории молекулярной генетики Всероссийского научно-исследовательского института генетики и разведения сельскохозяйственных животных — филиала Федерального государственного бюджетного научного учреждения «Федеральный исследовательский центр животноводства — ВИЖ им. академика Л.К. Эрнста» (ВНИИГРЖ) в 2023 году.
Кровь от коров получали пункцией из хвостовой вены в пробирки с К3EDTA. Геномную ДНК выделяли из крови фенол-хлороформным методом. Качество и количество полученной ДНК оценивали на спектрофотометре NanoDrop 2000 (ThermoScientific, США).
Генотипирование образцов проводили методом ПЦР-ПДРФ (полимеразная цепная реакция и полиморфизм длин рестрикционных фрагментов) по протоколу.
Для обнаружения полиморфных вариантов FSHR использовали праймеры (ООО «Синтол», Россия): прямой (5’ CTGCCTCCCTCAAGGTGCCCCTC3′) и обратный (5′ AGTTCTTGGCTAAATGTCTTAGGGGG3′). Полученный амплификат имел длину 306 п. н. Образцы обрабатывали эндонуклеазой рестрикции AluI в течение 2 часов при 37 °С (ООО «Сибэнзим», Россия). Детекция фрагментов проводилась в 2%-ном агарозном геле с бромистым этидием. Генотипу СС соответствовали фрагменты 243 и 63 п. н., генотипу CG — 243, 193, 63 и 50 п. н., генотипу GG — 193, 63 и 50 п. н.
В хозяйстве протоколам гормональной синхронизации полового цикла подлежат только коровы, телки осеменяются по факту естественной охоты. Для индукции полового цикла ко всем новотельным коровам применялся единый протокол: с 40-го дня используется схема синхронизации Presynch, с 57–63-го дня после отела применяется схема DoubleOvsynch.
Стельность определялась УЗИ на 35–40-й день. Ультразвуковая диагностика проводилась на аппарате MindRayDP 10VET (Китай).
Коров, чья стельность не подтверждалась УЗИ, осеменяли по факту естественной охоты или после синхронизации по протоколу гормональной обработки Resynch.
Оценивалась показатели воспроизводства: сервис-период (СП), межотельный период (МОП), наличие половой охоты, кратность и результативность осеменения. Данные взяты из соответствующих журналов ветеринарного и зоотехнического учета в хозяйстве.
Статистическая обработка данных проводилась в программе Microsoft Office Excel (США), достоверность рассчитана по критерию Стьюдента. Различия считали статистически значимыми при р ≤ 0,05.
Оценку генетического состава выборки и степень нарушения генного равновесия проводили согласно закону Харди — Вайнберга.
Соответствие наблюдаемого и ожидаемого распределения генотипов анализировали методом χ-квадрата.
Результаты и обсуждение
Результаты генотипирования по гену FSHR показали, что в исследуемой выборке животных (n = 128) наибольшая частота встречаемости установлена для генотипа СС — 0,601 (78 голов), гетерозиготный генотип CG определен у 46 голов (0,360), 4 головы — носители гомозиготного генотипа GG, частота встречаемости — 0,031. Соответственно, частота встречаемости аллеля С и G гена FSHR составила 0,789 и 0,211. Нарушения генного равновесия между эмпирическим и теоретическим распределением генотипов по методу Харди — Вайнберга не выявлено (χ² = 0,682).
Ранее были установлены сходные данные по генотипированию коров в другом хозяйстве Ленинградской области: частота встречаемости генотипа СС определена на уровне 0,724, CG — 0,218, GG — 0,031 [13].
В таблице 1 представлена сравнительная характеристика показателей воспроизводства телок (коров) разных генотипов по гену FSHR. Группа животных с генотипом GG ввиду малочисленности не учитывалась в сравнительном анализе.
Результативность 1-го осеменения по телкам с генотипом CC и CG была на уровне 66–67%. После 1-го и 2-го отелов этот показатель ожидаемо снизился: до 42,3% и 36,3% — у коров с генотипом CC, до 39,1% и 32,6% — у коров с генотипом CG соответственно.
Показатель плодотворности осеменения является многофакторным и зависит как от физиологического состояния животного (возраст, гормональный и метаболический статус, наличие заболеваний органов репродукции и др.), так и от факторов, связанных с кормлением, содержанием животных, с применением схем синхронизации с фиксированным временем искусственного осеменения.
По показателям межотельного и сервис-периода различия между коровами с генотипами CC и CG были несущественны. Эти показатели информативны для оценки воспроизводительных качеств в зоотехнической практике, если к животным не применяются методы гормональной синхронизации. В противном случае, когда сроки осеменения группы коров или всего стада искусственно приводятся к единому показателю, сроки СП и МОП не могут объективно отражать ситуацию с воспроизводством. Например, у исследуемых животных срок осеменения в первую (индуцированную) охоту был равен 65–77 дней независимо от степени ее проявления.
Кратность осеменений телок с генотипом CG была меньше на 0,17, чем у телок с генотипом CC: 1,43 и 1,60 соответственно (р < 0,001). Такая же тенденция сохранилась у этих животных при осеменении после 1-го отела. Интервал от 1-го до плодотворного осеменения у коров с генотипом CG составил 34,7 дня, что на 22,5 дня меньше, чем у коров с генотипом CC — 57,2 дня (р < 0,05). Суммарно такой интервал соответствует по продолжительности двум протоколам Ovsynch (10 дней). Показатель свидетельствует о меньшем числе осеменений, требуемых для получения стельности.
На рисунке 1 представлены данные по результативности и кратности осеменений животных с разными генотипами гена FSHR в случной период (телки) и после 1-го отела (коровы).
Показано, что более 66% телок и около 40% коров плодотворно осеменяются после 1-го осеменения (табл. 1). Однако есть отличия среди животных, проходящих повторное осеменение и (в случае коров) повторную синхронизацию. Так, 23% телок с генотипом CG осеменялись во 2-ю охоту, остальные 11% — в 3-ю. Телки с генотипом CC осеменялись в некоторых случаях 4 и более раз (8%).
Коровы с гетерозиготным генотипом в 52% случаев осеменились со 2-го и 3-го раза, а коровы с генотипом CC плодотворно осеменялись в 17–21% случаев на 2-й, 3-й, 4-й и более раз. Диаграмма косвенно подтверждает полученные данные о различии в результативности и кратности осеменения между животными — носителями различных генотипов гена FSHR.
Отмечено, что животные с разными полиморфными вариантами гена FSHR отличаются по характеру выраженности охоты на протяжении полового цикла. Так, из 45 коров с генотипом CC, оставшихся нестельными после 1-го осеменения, 16 голов (35,5%) пришли в естественную охоту, а среди 28 нестельных коров с генотипом CG — 12 голов (41,3%). По результатам текущей естественной охоты из них плодотворно осеменены 5 и 8 голов, то есть результативность осеменения составила 31,2% и 66,7% соответственно.
На гормональную стимуляцию в послеотельный период активнее отвечали коровы с генотипом CG, что экономически выгоднее, поскольку для осеменения не требовалось дополнительной гормональной обработки.
Можно предположить, что экзогенное введение гормонов оказывает стимулирующее действие на звенья гипоталамо-гипофизарно-гонадной системы у коров с гетерозиготным генотипом, что приводит к выработке собственных гормонов, ответственных за регуляцию полового цикла. Данное предположение требует проведения дальнейших исследований в этом направлении.
Выводы
Установлено, что коровы с генотипом CG имеют лучшие показатели по плодотворности осеменения (для получения стельности требуется меньшее число осеменений).
В случном возрасте для результативного осеменения телок с генотипом CG кратность осеменения составила 1,43, что меньше на 0,17 (р < 0,001), чем у телок с генотипом CC — 1,60. После первого отела особи с генотипом CG активнее отвечали на гормональную стимуляцию в послеотельный период.
Интервал от 1-го до плодотворного осеменения у коров с генотипом CG был 34,7 дня, что на 22,5 дня короче (р < 0,05), чем у коров с генотипом CC — 57,2 дня. Число стельных коров с генотипом CG, повторно осемененных по факту естественной охоты, было в 2,1 раза выше, чем среди коров с генотипом CC (66,7% и 31,2%).
Об авторах
Юлия Григорьевна Турлова1; кандидат биологических наук
jturlova@gmail.com; https://orcid.org/0000-0001-9845-1421
Марина Владимировна Позовникова1; кандидат биологических наук
pozovnikova@gmail.com ; Scopus Author ID: 57200383317
Анна Алексеевна Крутикова1; кандидат биологических наук
anntim2575@mail.com; Scopus Author ID: 57194646991
Владимир Вячеславович Никитин2; ассистент кафедры генетических и репродуктивных технологий
nikitin89@list.ru
1 Всероссийский научно-исследовательский институт генетики и разведения сельскохозяйственных животных — филиал ФГБНУ «Федеральный исследовательский центр животноводства — ВИЖ им. академика Л.К. Эрнста», Московское шоссе, 55А, Пушкин, Санкт-Петербург, 196601, Россия
2 Санкт-Петербургский государственный университет ветеринарной медицины, ул. Черниговская, 5, Санкт-Петербург, 196084, Россия
УДК 636.2.082
DOI: 10.32634/0869-8155-2024-387-10-86-90
Просмотров: 233
Источник: https://agrarnayanauka.ru/svyaz-polimorfizma-gena-fshr-s-vosproizvoditelnymi-kachestvami-korov-golshtinskoj-porody/
Source: https://lib.zaplata.ru/veterinar/sviaz-polimorfizma-gena-fshr-s-vosproizvoditelnymi-kachestvami-korov-golshtinskoi-porody.html
Читайте также:
