ГЛУБОКОЕ ЗАМОРАЖИВАНИЕ СПЕРМЫ 1 страница

Осташко Ф.И. Биотехнология воспроизведения крупного рогатого скота. – К.: Аграрна Наука, 1995. – 183 с

УДК 636.5.

 

 

В книге излагаются теоретические, технологические, эконо­мические и организационные аспекты биотехнологии воспроиз­ведения, искусственного осеменения и искусственного оплодо­творения в молочном и мясном скотоводстве.

Освещается современное состояние теории и технологии получения, консервирования, хранения и использования генети­ческого материала — гамет и зигот, описаны методы и техника искусственного осеменения животных и трансплантации эм­брионов и применяемые при этом инструменты, оборудование и аппаратура. Систематизирована основная литература по изла­гаемым вопросам.

Для ветеринарных и зоотехнических специалистов племен­ных предприятий и животноводческих хозяйств в области ре-продуктологии, научных работников, преподавателей и студен­тов биологических факультетов сельскохозяйственных вузов.

Табл.29.Ил.98.

 

Утверждено к печати научно-техническим советом МНПА "Эмбрион"

 

 

© Ф.И. Осташко, 1995

ПРЕДИСЛОВИЕ

Во все времена и у всех народов их благосостояние зависело прежде всего, от уровня развития сельскохозяйственного производства в госу­дарстве, и примат аграрной науки в жизнедеятельности общества ни у кого никогда не вызывал сомнения.

Главными движущими силами в этой отрасли были, с одной стороны, крупномасштабная селекция и размножение высокопродуктивных геноти­пов растительного и животного мира, с другой — усовершенствование тех­нологии самого производства и переработки сельскохозяйственного сырья. В наше время продуктивность в молочном скотоводстве (даже в отсталых странах) достигла такого уровня, при котором для ее повышения необхо­димо использование новых принципов организации труда и более про­грессивных технологий кормления и эксплуатации животных.

При этом главным звеном производства является процесс репродук­ции, который требует решения задач рационального кормления, ремонта стада, искусственного осеменения, искусственного оплодотворения, специ­альных ветеринарных мероприятий, селекции высокопродуктивных гено­типов по качеству потомства, также развития смежных отраслей промыш­ленности. Возникла необходимость освоения достижений фундаменталь­ных наук: биофизики, использование которой позволяет получать мате­риалы о молекулярной структуре и функции мембранного аппарата клеток, механизмах проницаемости мембран и метаболизма; криобиологии, дающей возможность разработать теорию криоповреждений и криопротек-ции клеток, что необходимо для создания производственных технологий Длительного хранения генетического материала — спермы, яйцеклеток, эм­брионов и их фрагментов; электрорадиофизиологии, которая позволяет осуществлять поиск способов управления собственными механизмами ор­ганизма путем передачи необходимой информации при помощи модули­рованного микроволнового поля непосредственно в центры эндокринных и гормональных систем; цитоинженерии и микрохирургии — для проведе­ния инженерных работ на клеточном уровне с целью создания новых ге­номов, их клонирования и размножения; неинфекционной иммунологии, дающей возможность применять методы радиоимунного и иммунофер-ментного анализа физиологического состояния организма; гибридомной и клональной иммунологии, обеспечивающей возможность создания про­мышленных технологий производства высокоспецифических иммунных реагентов и биологически активных соединений; репродуктивной эндок­ринологии — для изучения и управления системами гуморальной регуля­ции процессов воспроизводства; криоинженерии — для создания новых конструкций криогенной техники и внедрения в практику новых биотех­нологий репродукции, и ряда других наук, ранее не использовавшихся в биологии и особенно в животноводстве.

Для освоения этих направлений исследования прежде всего необходи­мо иметь — соответствующие научные кадры, в связи с чем автором было подготовлено более 50 молодых ученых, докторов и кандидатов наук. Это — М.И. Лопатко, А.Д. Бугров, С.И. Сердюк, М.Г. Ковалев, ВА. Чирков, В.И. Вишневский, Б.Г. Пронин, А.П. Волосевич, Н.И. Сахацкий, М.П. Павленко, БА. Скорняков, Е.Ф. Исаченко, М.К. Дибиров, ВА. Шинка-ренко, Н.Д. Безуглый, Л.В. Недава, Н.Я. Чумаков, В.М. Зорин, И.С. Ваку-ленко, В.М. Сопельник, И.Н. Мирный, Н.В. Мисостова, Г.Н. Кузнецов, Г.С. Гайворонский, В.И. Канцедал, Ю.В. Калугин, И.И. Катков, B.C. Ва­сильев, Я.П. Раковский, В.В. Исаченко, ВА. Киреева, А.В. Марющенко, ВА. Коробко, С.В. Денисова, Г.Г. Козлов, К.И. Тюпина, НА. Пирогов, К.Б. Передера, АА. Бегма, НА. Гордиенко, Е.Г. Валигура, А.П. Бонда-ренко, В.И. Андреев, П.М. Каркач, О.И. Душейко, А.П. Зверева, И. Аги-балов, Ала-Уд-Дин, Ариэль Хименес Торрес, А.Б. Сушко и др. Все эти специалисты в той или иной степени способствовали ускорению разработ­ки новых биотехнологий, в связи с чем выражаю им искреннюю благодарность. Коллективами Международной научно-производственной ассоциации (МНПА) "Эмбрион", в которую входит ряд институтов Национальной ака­демии наук Украины, Украинской академии аграрных наук, Академии ме­дицинских наук и вузов, а также ряда зарубежных предприятий и научных учреждений, ведутся совместные научные исследования и опытно-конструкторские работы по созданию и совершенствованию методов и техники биотехнологии воспроизводства и селекции животных. В част­ности, разработаны и доведены до промышленного использования Харь­ковская технология криоконсервации спермы производителей, технология асептического осеменения самок в местах их содержания, технология ис­кусственного оплодотворения животных, т.е. взятия, замораживания и пе­ресадки эмбрионов, промышленная технология изготовления долгохраня-щихся сред для криоконсервации и хранения генетических материалов, ряд новых конструкций современной криогенной техники, методика опло­дотворения ооцитов in vitro, методика анализа физиологического состоя­ния организма животных по прогестерону и на основе открытого нами фактора беременности, которым оказался высокоспецифический глико-протеид с молекулярной массой 65 КД (Осташко, Малая, Шуляк, 1990), компьютерная система оценки спермы и др.

Однако для практической реализации новых достижений необходимо развитие смежных отраслей промышленности, а зачастую и создание новых видов производства. Между тем именно этот этап был всегда наиболее В звимым местом, из-за чего ценные изобретения во многих случаях оста­вшись и остаются нереализованными.

Для обеспечения крупномасштабной селекции и репродукции живот-ых в Украине необходимо создать специализированное биотехнологиче­ское предприятие по производству высокоспецифических клональных ан­тигенов иммунореагентов и биосенсоров для ранней диагностики физио­логического состояния организма животных, гонадотропных препаратов и простагландинов для вызывания суперовуляции и управления системой органов воспроизведения животных, биологических сред для искусствен­ного осеменения, пересадки эмбрионов, криоконсервации генетических материалов, оплодотворения ооцитов in vitro и их доращивания, а также для организации производства радиоэлектронной аппаратуры, создания компьютерных программ, массового выпуска препаратов, инструментов и криогенной аппаратуры для практической реализации новых научных до­стижений.

В предлагаемой читателю книге излагаются теоретические аспекты биотехнологии консервирования генетических материалов, а также совре­менные производственные технологии репродукции и селекции в молоч­ном и мясном скотоводстве, широко применяемые в ряде стран.

В книге излагаются, в основном, наши собственные разработки, а при их отсутствии — литературные данные.

Автор надеется, что издание окажется полезным как для ученых, пре­подавателей и студентов, так и для практических работников племенных предприятий и животноводческих хозяйств.

ВВЕДЕНИЕ

Человечеству известен пока что единственный путь по­лучения биомассы как источника продовольственного сырья — это использование способности живой материи к воспроизведению, размножению и росту. Поэтому перво­степенным условием решения продовольственной пробле­мы является разработка эффективных технологий размно­жения высокопродуктивных представителей растительного и животного мира.

Однако простое размножение животных организмов без их качественного улучшения не способно обеспечить дальнейшее развитие отрасли из-за отсутствия условий для повышения производительности труда. С другой стороны, улучшение продуктивных качеств животных возможно только в процессе их воспроизведения, когда у человека появляется возможность из поколения в поколение селек­ционировать и размножать более продуктивных потомков.

Экономические расчеты показывают: корова с годовым удоем 6 тысяч литров дает такой же экономический эф­фект, как две коровы с удоем 4 тысячи, а корова с удо­ем 3 тысячи литров уже не окупает затрат на ее содержа­ние. Между тем для получения коров с годовым удоем свыше 7 тысяч литров необходимо использовать при осе­менении производителей-улучшателей с удоем матерей не ниже 9 тысяч.

Наиболее перспективным путем массового повышения продуктивности скота является крупномасштабная селек­ция на основе оценки по качеству потомства выдающихся самок и самцов-улучшателей и массового использования получаемого от них генетического материала (спермы, эм­брионов, яйцеклеток). При этом наибольший эффект с наименьшей затратой времени, по-видимому, может быть тигнуг jjpjj использовании системы селекции, направ­ленной на создание так называемой "синтетической попу­ляции" молочного скота в Украине (Зубець, Буркат, 1987) позволяющей устранить препятствия к широкому ис­пользованию высокопродуктивных генотипов независимо от породы.                                                          

Предпосылками реализации крупномасштабной селек­ции на улучшение путем воспроизведения животных яв­ляются:

1. Наличие в стадах выдающихся представителей по продуктивности. Как, например, корова голштинской по­роды Brentwood Angle "Marlin", B.Eastern Breeders inc — Canada, которая в трехлетнем возрасте за 305 дней лакта­ции дала 6604 кг молока и 656 кг жира при 9,9 % жирно­сти молока. Это мировой рекорд по жирномолочности. Или корова Ubre Blanca (Белое вымя) HFxZeby (Куба), ко­торая дала 27 674 кг молока за 365 дней лактации. Ее выс­ший суточный удой составил 110,9 кг. Это мировой рекорд по удою (Morales, 1984). Представленные в 1979 году йа выставке в Испании две козы Raza malaguena малагуен-ской породы дали по 5,6 тыс. кг молока в год (Tejon Tejon, 1980).

Бык по кличке "Трубадур" (США) мясной шортгорн-ской породы был продан за 2,7 млн долларов. Его потом­ство существенно увеличивало оплату кормов.

2. Генетическая информация, заложенная в хромо­сомном аппарате гамет и зигот генотипа, передается по­томкам согласно законам наследственности. Зная эти за­коны и умело применяя их на практике, можно достичь резкого повышения продуктивности популяции в короткие сроки.

3. Яичники коровы содержат около 0,5 млн овоцитов, которые в принципе могут быть оплодотворены и стать за­родышами для развития новых индивидуумов, а современ­ные достижения биотехнологии позволяют надеяться на реализацию этой возможности уже в ближайшем будущем.

4. Один эякулят быка-производителя содержит в сред­нем 5 млрд активных спермиев; этого количества в прин­ципе достаточно для оплодотворения всего поголовья ко­ров и телок планеты.

Таким образом, природа создала фактически неисчер­паемые ресурсы генетического материала для размножения интересующих человечество высокопродуктивных геноти­пов. Проблема состоит в том, чтобы разработать наиболее рациональные технологии использования этого золотого генетического фонда.

Задача повышения генетического потенциала популя­ции может решаться путем ускорения селекционного про­цесса за счет мобилизации как отечественного фонда вы­сокопродуктивных генотипов (быков-улучшателей и ко­ров-доноров), так и за счет импорта животных и генетиче­ского материала улучшающих пород. Весь генетический отечественный и импортный материал, а также поголовье быкопроизводяших племенных животных находится в ру­ках племенных предприятий, племзаводов и племферм.

Вопросы мобилизации этого фонда для репродукции могут эффективно решаться пока за счет использования методов искусственного осеменения и искусственного оплодотворения самок путем пересадки эмбрионов (овотрансплантации). При этом главным является обеспе­чение племенных предприятий высокоценными быками-улучшателями для искусственного осеменения.

Бык-производитель на племенном предприятии рабо­тает в среднем три года. При этом от взрослого быка по­лучают в среднем 19 тысяч спермодоз в год, а за весь пе­риод его использования приблизительно 60 тысяч доз.

Украина со случным контингентом крупного рогатого скота около 6 млн голов ежегодно расходует около 30 млн спермодоз или приблизительно 5 доз на каждое оплодо­творение в среднем. Для получения такого количества спермодоз в идеальном случае необходимо эксплуатиро­вать около 2 тысяч оцененных по качеству потомства взрослых быков-улучшателей. Между тем согласно плану развития государственной племенной сети в Украине к 1990 году предполагалось иметь на племенных предприя­тиях 6 тысяч взрослых быков. При этом планировалось ежегодно ставить на оценку не менее 5 тысяч бычков, для производства которых необходимо использовать около 20 тысяч быкопроизводяших коров.

В то же время в племенных хозяйствах Украины насчи­тывалось: коров с годовым удоем 7...8 тысяч литров — 4147 голов; S...9 — 973; 9...10 — 314; 10 и более — 131 голова. То есть, всего коров с удоем выше 7 тысяч литров, пригодных для производства племенных быков — 5565 голов, от кото­рых реально получение не более 2 тысяч бычков в год, из которых на комплектование племенных предприятий пос­ле оценки — не более одной тысячи голов, что при су­ществующей технологии криоконсервации спермы и ис­кусственного осеменения коров и телок совершенно недо­статочно. В связи с этим в Украину уже завезли из разных стран и продолжают ввозить большое количество быков и нетелей так называемых улучшающих пород. Однако этот путь не позволил достигнуть серьезных успехов в развитии национальной племенной базы. Более того, появилась се­рьезная Одасность занесения в страну целого ряда инфек­ций и генетических заболеваний.

Какой же выход? Выход имеется. Он состоит:

— в применении более современной технологии кон­сервации спермы на племенных предприятиях, позволяю­щей получать от взрослого быка не 19, а 60...100 тысяч спермодоз в год;

__ в применении более совершенных технологий де-

консервации спермы, позволяющих увеличить выход ак­тивных спермиев в дозе на 20...25 %;

—в использовании мано- и ректоцервикального мето­дов искусственного осеменения коров и телок, позволяю­щих затрачивать не 4...5 спермодоз на оплодотворение, а

2...2,5;

— в применении иммуноферментного анализа для ран­ней диагностики беременности и определения оптималь­ного времени осеменения, позволяющих сократить сервис-период, получить более высокий выход молодняка и со­кратить расход спермы;

— и, наконец, в более широком применении метода искусственного оплодотворения самок (овотрансплантации), позволяющего более эффективно использовать быкопроиз-водящих коров.

Согласно требованиям ранее действовавшего ГОСТа СССР 26030—83 "Сперма быков замороженная" в дозе на одно осеменение необходимо 15 млн активных спермиев. По данным наших исследований (Осташко и др., 1971), снижение дозы спермы быков до 5 млн на одно осемене­ние не ведет к снижению огшодотворяемости. В опыте осеменяли коров дозой спермы 30, 20, 10 и 5 млн ак­тивных спермиев. Было осеменено соответственно 174, 162, 213 и 314 голов и оплодотворилось от первого осеме­нения соответственно 68,9; 63,6; 63,8 и 66,9 %. Нами про­ведены исследования возможности дальнейшего снижения количества активных спермиев в дозе на одно осеменение (Ostaschko, Kkeyeva, 1984). В опытах коровы осеменялись спермой, оттаянной при температуре 100 °С сверхбыстрым методом (Осташко и др., 1982), в дозах 5 и 2,5 млн ак­тивных спермиев на одно осеменение. Осеменено соответ­ственно 267 и 251 корова, оплодотворилось после первого осеменения — 68,9 и 69,7 % соответственно.

Еще дальше в этом направлении пошел французский исследователь Раймонд Жонде (Jondet, 1980), который из-- учил возможность получения потомства от коров при ми­нимальной дозе спермиев. В его опытах коров осеменяли

цозами 13; 6,5; 3,25; 1,5; 0,5; 0,375; 0,05 и 0,025 млн ак­тивных спермисв и получили оплодотворясмость после первого осеменения соответственно 69,7; 67,1; 67,2; 68,2; 51,7j 51,8; 28,5; 21,2 %. То есть, даже при дозе 1,5 млн ак­тивных спермиев не было достоверного снижения оплодо-творяемости. Его расчеты показывают, что при использо­вании в дозе 13; 6,5; 3,25; 1,65 и 0,375 млн активных спермиев можно от взрослого быка-производителя загото­вить в год соответственно: 25; 50; 100; 200 и 1000 тысяч спермодоз. Эти данные частично подтверждены СА. Си-дашевой (1992). В принципе для осеменения всего случно­го контингента коров и телок хозяйств Украины достаточ­но эксплуатировать 40...50 быков-улучшателей. Но уже сейчас вполне реально, не рискуя показателями воспроиз­водства, использовать дозы 3...6 млн активных спермиев на одно осеменение. При этом достаточно 800...1000 бы­ков-улучшателей с годовой нагрузкой 50 — 100 тысяч спермодоз на быка в год. При освоении такой технологии в Украине вполне можно обойтись теми 5565 быкопроиз-водящими коровами с удоем от 7 до 10 и выше тысяч лит­ров за лактацию, которые имеются в племенных заводах. При этом экономическая выгода за счет сокращения ко­личества быков и селекционного эффекта может превзой­ти все ожидания.

Однако достижение таких результатов возможно лишь при полном переходе племенных предприятий на работу по современной (например, Харьковской) технологии и неукоснительном выполнении всех требований как по ис­кусственному осеменению, так и по искусственному опло­дотворению маток. Соответственно необходимо разрабо­тать и свои государственные стандарты на эмбрионы, сперму и др., .в основу которых должна быть положена оплодотворяемость спермодозы, а не количество спермиев в дозе или приживляемость эмбрионов.

Технология современного племенного предприятия должна обеспечивать:

— предотвращение развития буйного нрава у произво­дителей и возможность их группового содержания;

— выполнение всех зооветеринарных норм и требова­ний, гигиены, предъявляемых к содержанию быков-производителей;

— отсутствие стрессорных раздражителей в процессе содержания и эксплуатации производителей;

— гарантированное ветеринарно-санитарное обеспече­ние предприятия и животных;

— закрепление половых рефлексов у производителей;

— получение максимального количества спермодоз;

10

__ сохранение оплодотворяющей способности спермы

на высоком уровне независимо от срока ее хранения и при использовании для осеменения даже 3...5 млн активных спермиев в дозе;

— сохранение высокого санитарного уровня, биологи­ческих и технологических параметров законсервированной спермы независимо от срока хранения и санитарного уровня окружающей среды;

— автоматизацию и механизацию трудоемких процес­сов, миниатюризацию спермодоз, их маркировку, охрану труда персонала;

— предотвращение микробного загрязнения полового тракта самки при искусственном ее осеменении;

— простоту и удобство работы в условиях сельскохо­зяйственных предприятий и скотных дворов;

— выявление ранней стельности и установление опти­мального времени осеменения и запуска коров.

Ни одна из известных технологий замораживания спермы: в пайеттах (Франция) (Cassou, 1964), в ампулах и соломинках (США) (Almaquist, 1968), в минитюбах (ФРГ) (Simraet, 1972), в открытых гранулах (Япония) (Nagase, Niwa, 1964), а также в "карамельках" (Турбин, 1967) и их варианты не обеспечивает перечисленных требований. Все они отличаются дискретностью процесса, работой в от­крытой системе и предполагают использование высоких доз антибиотиков для санации спермы.

---

Дата добавления: 2018-11-24; просмотров: 155; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!