СПОСОБ ОТБОРА БЫКОВ НА РЕЗИСТЕНТНОСТЬ К МАСТИТУ ПО ИНДЕКСАМ ПЛЕМЕННОЙ ЦЕННОСТИ НА ОСНОВЕ КОЛИЧЕСТВА СОМАТИЧЕСКИХ КЛЕТОК В МОЛОКЕ

Изобретение относится к животноводству, в частности - к молочно-мясному скотоводству, и предназначено для наследственного отбора резистентных к маститу быков на основе установленных индексов племенной ценности и племенных категорий. Способ включает ежемесячное индивидуальное тестирование дочерей всех быков на количество соматических клеток (КСК) в молоке, определение среднего КСК за лактацию, перевод лактационного КСК в тыс./см³ у каждой дочери в балльную оценку на основе двоичного логарифма по специальной формуле (логарифм КСК), использование среднего балла за лактацию у дочерей и в популяции для определения по предложенной формуле индекса племенной ценности, племенных категорий и отбора быков.

Способ обеспечивает повышение объективности, точности, результативности племенной оценки и отбора быков на резистентность к воспалениям вымени, рост концентрации генов устойчивости к маститу, снижение частоты заболеваний молочной железы, повышения качества и доходности молока.

Важнейшим показателем качества молока и здоровья коров является количество соматических клеток (КСК). Доказана тесная связь КСК в молоке с проявлением, частотой и тяжестью воспалений вымени, поэтому КСК в индивидуальных пробах рассматривается как индикатор заболеваемости коров маститом.

Установлена сильная генетическая корреляция между соматическими клетками и маститом. Совпадаемость генетических оценок животных по этим двум признакам дает основание рассматривать КСК как селекционный признак при отборе животных на резистентность к маститу [1, 2].

Обоснована необходимость преобразования количества соматических клеток в молоке (тыс./см³) путем логарифмирования для придания этому показателю свойств нормального распределения и однородности дисперсии в выборках [3, 4]. В результате этой процедуры получен биометрически корректный, пригодный для расчетов селекционно-генетических параметров признак.

Племенная ценность - это уровень генетического потенциала животного и его влияние на хозяйственно-полезные признаки потомства. В селекции молочного скота обычно определяют общую племенную ценность, обусловленную аддитивным (суммарным) действием генов, что является основой для племенного отбора. Для количественной характеристики племенной ценности животных вычисляют индексы.

Быкам принадлежит основная роль в генетическом улучшении популяций молочного скота [5, 6, 7]. Поэтому определение племенной ценности используемых производителей имеет особую актуальность.

Известен традиционный способ определения племенной ценности быков путем установления разницы между показателями дочерей и сверстниц при оценке производителей по качеству потомства [8, 9]. Однако он используется только для определения племенных категорий быков по продуктивности - по удою (A1, А2, A3) и по содержанию жира в молоке (Б1, Б2, Б3). Традиционный способ не предусматривает учет признаков здоровья животных, оценку и определение племенной ценности быков по КСК и резистентности к маститу, что в современных условиях является существенным недостатком.

Известен способ определения индекса племенной ценности по здоровью вымени дочерей быка на основе сравнения абсолютного КСК в молоке в тыс./мл у оцениваемой коровы и средним по коровам оцениваемой популяции [10].

Недостатком данного способа является использование в расчетах показателя абсолютного КСК (в тыс./мл), неправомерность применения которого как селекционного признака доказана в других исследованиях [3, 4, 11].

Известен способ расчета индекса племенной ценности по здоровью вымени на основе КСК с использованием формулы [11]:

где

С_р- генетическая разница по соматическим клеткам между оцениваемой коровой и популяцией;

log С_к - логарифм КСК в молоке оцениваемой коровы;

log С_п - логарифм КСК в молоке коров в среднем по популяции;

h² - коэффициент наследуемости.

Недостатком этого способа является генетическая оценка по КСК только отдельно взятых коров, но отсутствует порядок определения индекса племенной ценности быков и их наследственного статуса по логарифмированному КСК в молоке дочерей.

Из известных аналогов наиболее близким к предлагаемому способу является известный способ определения индекса здоровья вымени дочерей быков по разнице между каждой коровой и популяцией по логарифму КСК в баллах с учетом величины h² по формуле [12], который принят в качестве прототипа:

где

И_зв- индекс здоровья вымени дочерей быков;

БСК_К - балл за логарифм КСК в молоке отдельно взятой коровы;

- средний балл за логарифм КСК в молоке коров оцениваемой популяции;

h² - коэффициент наследуемости количества соматических клеток (0,25);

100 - постоянная величина для перевода в относительный показатель.

Недостатками способа-прототипа является то, что он не предусматривает процедуры определения индекса племенной ценности быков по КСК, механизма отбора животных и выявления резистентных особей. Кроме того, в расчетах использован слишком высокий коэффициент наследуемости КСК (h²=0,25), типичная величина которого во многих исследованиях значительно меньше и равна 0,10-0,15 [2, 13, 14, 15, 16]. Это затрудняет использование способа в селекции молочного скота по резистентности к маститу.

Технической задачей предлагаемого изобретения является разработка способа определения индексов племенной ценности быков по количеству соматических клеток в молоке, механизма отбора и выявления резистентных быков, лишенного указанных недостатков.

Технический результат заявленного технического решения заключается в том, что в отличие от способа-прототипа определения индекса здоровья вымени у дочерей быков, включающего оценку разницы между каждой коровой и популяцией по количеству соматических клеток в баллах, согласно предлагаемому способу определяют индексы племенной ценности (ИПЦ) быков по средним баллам за лактацию у всех дочерей в сравнении с популяцией, учитывают количество сверстниц и размер популяции, используют экспериментально найденные коэффициенты наследуемости и коэффициенты повторяемости (регрессии) оценок будущих дочерей данного быка по показателям имеющихся, используют разработанную шкалу для распределения производителей по ИПЦ на племенные категории -улучшателей, нейтральных, ухудшателей по резистентности к маститу, причем быки с индексом племенной ценности минус 1,012 и менее балла относятся к улучшателям 1-й категории, с индексом от минус 0,227 и до минус 1,011 - к улучшателям 2-й категории, с индексом от -0,226 до +0,211 - к нейтральным, с индексом от 0,212 до 1,101 - к ухудшателям, с индексом 1,102 и более - к крайним ухудшателям.

Индекс племенной ценности быков (ИПЦ) рассчитывают по формуле [17]:

ИПЦ=2*(Д-П)*b, где

ИПЦ - индекс племенной ценности быков по логарифмированному количеству соматических клеток в молоке, балл;

Д - логарифм КСК у дочерей быка, балл;

П - логарифм КСК у коров популяции, балл;

b - коэффициент повторяемости (регрессии) показателей будущих дочерей данного быка на показатели имеющихся; степень совпадения оценок дочерей разных ставок в потомстве одного быка. Определяется по формуле:

где

0,25 - коэффициент родства (родственное отношение между полусестрами по отцу);

h² - коэффициент наследуемости логарифма КСК, в наших расчетах равен 0,1267;

W - число эффективных дочерей, определяемое по формуле:

где

nД - число дочерей; nСв - число сверстниц.

В процессе разработки изобретения исследовали на соматические клетки 24360 индивидуальных проб молока коров-дочерей 36 быков айрширской породы племенного завода «Мегрега», Республика Карелия. На одного быка приходилось в среднем 676 оценок КСК в молоке его дочерей. Количество соматических клеток определяли методом лазерной инфракрасной спектрометрии. Полученные средние лактационные показатели КСК в тыс./см³ у каждой коровы трансформировали в балльную оценку на основе двоичного логарифма по специальной формуле с обозначением логарифм КСК.

Установлен по материалам указанной выборки рассчитанный дисперсионным методом довольно высокий коэффициент наследуемости логарифма КСК (h²=0,1267, табл. 1).

Следовательно, генетическое разнообразие между быками по логарифму КСК хорошо выражено и создает базу для уверенного отбора лучших среди них и элиминации худших. В отличие от многих селекционных признаков молочного скота, отбор по которым направлен на их увеличение, селекция по признакам здоровья, в том числе по показателям мастита, должна проводиться на снижение величины показателя. Поэтому лучшими являются быки с минимальными значениями логарифма КСК и отрицательными, согласно формуле, значениями индекса племенной ценности.

Согласно предлагаемому способу у всех коров стада (популяции), с выделением групп дочерей используемых быков, ежемесячно определяют автоматическими приборами, например, на приборе Фосс-соматик, количество соматических клеток в молоке в индивидуальных пробах. Рассчитывают как среднюю арифметическую абсолютное КСК за лактацию у каждой коровы и переводят в балльную оценку на основе двоичного логарифма по формуле:

Логарифм КСК=Log ₂ (АКСК / 100000)+3, где

Логарифм КСК - балльная оценка количества соматических клеток в молоке, баллы,

АКСК - абсолютное количество соматических клеток в молоке, тыс./см³.

Для расчетов в автоматическом режиме используют специальную компьютерную программу (http://rapidus.ru/log2.html). Коров распределяют на группы дочерей каждого быка (полусестры по отцу), рассчитывают по ним средний логарифм КСК в баллах и по предложенной формуле - индекс племенной ценности производителя.

Обнаружены сильные различия у потомства разных быков по логарифму КСК, что указывает на существенное влияние отцовской наследственности на концентрацию КСК в молоке дочерей (табл. 2). Величина логарифма КСК в молоке дочерей лучшего быка (Завиток 404) составила 1,2600 балла и 3,7888 балла у худшего (Тахо 357/200), различия высокодостоверны (Р<0,001).

Быки сильно различались по вычисленному индексу племенной ценности (ИПЦ). У трех лучших производителей ИПЦ был менее минус единицы (-1,07384; -1,21129; -1,45069), у трех худших - более плюс двух (2,04549; 2,25374; 2,46938).

Оцененных быков с установленной племенной ценностью распределяют на основе разработанной шкалы на три племенные категории - улучшателей, нейтральных и ухудшателей (табл. 3). К нейтральным относят производителей, у которых величина ИПЦ находится в пределах ±0,3 сигмы от среднего уровня по популяции. К самым эффективным улучшателям 1-й категории относят быков с ИПЦ меньше средней на 1σ и более, к улучшателям 2-й категории - от -0,4σ до -0,9σ. Быков с ИПЦ больше средней от +0,4σ до +0,9σ аттестуют как ухудшателей, с ИПЦ больше средней на 1σ и более - как крайних ухудшателей. Такой механизм распределения обеспечивает объективный отбор и обоснованный вариант использования быков. Отбирают для племенного использования производителей с высоким ИПЦ (-1,012 и менее балла) или выбраковывают с низким ИПЦ (+1,102 и более балла). В изученной популяции быков доля улучшателей составила 11,1%, крайних ухудшателей - 16,7%.

Пример 1. У дочерей быка Рокстара 100680 при ежемесячном тестировании индивидуальных проб молока определено среднее абсолютное количество соматических клеток за лактацию, равное 66 тыс./см³, которое переводят в балльную оценку (логарифм КСК) по формуле:

Логарифм КСК=Log₂ (66000/100000)+3=1,425 балла.

Используя специальную компьютерную программу (http://rapidus.ru/log2.html), аналогичные расчеты в автоматическом режиме проводят по дочерям каждого быка. Рассчитывают индекс племенной ценности быка по формуле: ИПЦ=2*(Д-П)*b=2*(1,425-2,114)*0,879=-1,211 балла. Согласно шкале (табл. 3) бык Рокстар является улучшателем 1-й категории по КСК (резистентности к маститу) и может использоваться в племенных целях без ограничений. Подобные расчеты ИПЦ выполняют по всем быкам и распределяют их по племенным категориям.

Пример 2. Среднелактационный показатель КСК в молоке дочерей быка Сафьяна 10365 равен 474 тыс./см³. При переводе в баллы логарифм КСК равен 3,403 балла. Рассчитанная величина индекса племенной ценности составила 2,045 балла. Согласно шкале (табл. 3) бык Сафьян относится к крайним ухудшателям резистентности к маститу и подлежит выбраковке.

Оценка и отбор быков по индексу племенной ценности, распределение на племенные категории с выделением улучшателей резистентности к маститу может обеспечить реальное повышение уровня здоровья и снижение частоты заболеваемости вымени, уменьшение масштабов применения медикаментозных средств, открывает возможности для внедрения наиболее эффективной селекции с использованием селекционных индексов по признакам здоровья, повышения качества молока и экономической эффективности скотоводства.

Литература

1. Shook G.E. Selection of somatic cell score to improve resistance to mastitis in the United States / G.E. Shook, M.M. Schutz // J Dairy Sci. -1994. - Vol.7. - P. 648-658.

2. Poso J. Finland. The pioneer of the recording and breeding for health traits / J. Poso // Presentation summary. Word Ayrshire Congress 2008. Finland. Seminar 2. - 2 p.

3. Аli K.A. An optimum transformation for somatic cell concentration in milk / К.A. Ali, G.E. Shook // J Dairy Sci. - 1980. - Vol. 63. - P. 487-490.

4. Болгов А.Е. Метод отбора коров и быков на резистентность к маститу по количеству соматических клеток в молоке / А.Е. Болгов, И.П. Комлык, Н.В. Гришина // Генетика и разведение животных. - 2018. - №2. С. 123-128.

5. Басовский Н.З. Методические рекомендации по разработке и оптимизации программ селекции в молочном животноводстве / Н.З. Басовский, В.М. Кузнецов. - Ленинград: ВНИИГРЖ, 1977. - 87 с.

6. Кузнецов В.М. Методы племенной оценки животных с введением в теорию BLUP. Киров: Зональный НИИСХ Северо-Востока, 2003. 358 с.

7. Крамаренко А.С. Эффективность использования линейных моделей для оценки по потомству быков-производителей голштинской породы / А.С. Крамаренко, И.Н. Янчуков, А.Н. Ермилов //Молочное и мясное скотоводство. - 2014. - №6 - С. 15-18.

8. Инструкция по проверке и оценке быков молочных и молочно-мясных пород по качеству потомства. Утверждена Министерством сельского хозяйства СССР 10 декабря 1979 года. М., «Колос», 1980. 16 с.

9. Инструкция по проверке и оценке быков молочных и молочно-мясных пород по качеству потомства. Утверждена Министерством сельского хозяйства Республики Казахстан 17 июля 2007 г. - Астана, 2007. - 15 с.

10.Зоотехнические правила о порядке определения продуктивности племенных животных, племенных стад, оценки фенотипических и генотипических признаков племенных животных, утверждены Постановлением Министерства сельского хозяйства и продовольствия Республики Беларусь от 03.09.2013 №44.

11. Сагинбаев А.К. Расчет частных индексов племенной ценности коров голштинской и черно-пестрой пород по показателям количества соматических клеток молока. / А.К. Сагинбаев, Ж.М. Касенов, Рахимов A.M. // Инновационные технологии в сельском хозяйстве: материалы III Междунар. науч. конф. (г. Казань, май 2017 г.). - Казань: Бук, 2017. - 1-8 с.

12. Коронец И.Н. Новые методические подходы к оценке племенной ценности быков-производителей молочных пород по качеству потомства /И.Н. Коронец, Н.В. Климец, О.В. Саянова, Т.В. Павлова, Л.Ф. Цивлин, Т.В. Сергиеня, Н.В. Казаровец, Р.В. Березовик, К.А. Моисеев // Актуальные проблемы интенсивного развития животноводства: сборник научных трудов / Министерство сельского хозяйства и продовольствия Республики Беларусь, Главное управление образования, науки и кадров, Учреждение образования "Белорусская государственная сельскохозяйственная академия". - Горки: БГСХА, 2015. - Вып. 18, ч. 2. - С. 176-184.

13. Monardes H.G. Heritability of lactation cells count measures and their relationship with milk yield and composition in Ayrshire cows// H.G. Monardes, J.F. Hayes, J.E. Moxley//J.Dairy Sci. - 1984. - Vol. 67,10 - P. 2429-2435.

14. Emmanuelson U. Genetic Parameters for clinical mastitis, somatic cell counts, and milk production estimated by multiple-troit restricted maximum likelihood / U. Emmanuelson, B. Danell, J. Philipsson // J. Dairy Sci. - 1988. - Vol. 71, 2 - P. 467-476.

15. Heuven H. Inheritance of somatic cell count and its genetic relationship with milk yield in different parities / H. Heuven, H. Bovenhuis, R. Politiek // Lives. Prod. Sci. - 1988. - 18, 2 - P. 115-127.

16. Болгов A.E., Повышение резистентности крупного рогатого скота к маститу / А.Е. Болгов, Е.П. Карманова, Л.Н. Муравья, В.Е. Макарова. - Петрозаводск: Изд. ПетрГУ, 1996. - 182 с.

17. Карманова Е.П., Болгов А.Е. Краткий справочник зоотехника-селекционера Изд. 2-е / Е.П. Карманова, А.Е. Болгов. - Петрозаводск: Изд-во Карелия, 1984. - 279 с.