Эффект гетерозиса и его использование в животноводстве

Суть явления гетерозиса, причины и условия появления эффекта

Явление гетерозиса наблюдали люди с древних времен и использовали для получения лучших сортов растений и пород животных. Они замечали, что от скрещивания разных линий растений получалось более устойчивое и жизнеспособное потомство. С течением времени явление стало широко применяться во многих сферах человеческой деятельности.

Гетерозис – это особое свойство организмов, которое характеризуется повышением выносливости, силы, производительности у потомков первого поколения в сравнении с родителями. Каждое следующее поколение становится слабее, теряя полезные качества вплоть до полного исчезновения.

Поскольку при последующем скрещивании гибридов первого поколения эффект гетерозиса уменьшается, применяют следующие методы для его сохранения:

Причины гетерозиса

Выделяют две причины явления:

Проявляется в двух направлениях:

Эугетерозис – истинный гетерозис, улучшение жизнеспособности организмов, дает возможность выживать в быстроизменяющихся условиях.

Искусственный гетерозис – созданный человеком, проявляется в ускорении роста, высокой плодовитости, не имеет ценности для организмов в плане выживания и адаптации.

Как возникает явление гетерозиса

Существует несколько гипотез, которые пытаются объяснить суть гетерозиса растений и животных. Первым предложил свою теорию Ч.Дарвин.

Он изучил исследования английских селекционеров, которые занимались выведением новых пород животных для сельского хозяйства. Дарвин заметил, что близкородственное скрещивание, которое использовалось для сохранения полезных качеств, приводило к противоположному эффекту. Точно как самоопыление растений. При этом скрещивание отдаленных видов повышало жизнеспособность потомков.

Дарвин описал в книге свои предположения, что улучшение и ухудшение качеств потомков происходит по одной причине – это связано со степенью выраженности различия и сходства половых элементов, которые объединяются во время оплодотворения.

Таким образом, существенные различия между родительскими формами, приведут к более сильному проявлению гетерозиса, а у потомков близкородственных организмов явление ослабевает.

Эффект гетерозиса особенно проявляется в первом поколении, затем постепенно угасает

Джонсом была выдвинута также гипотеза доминирования. Она гласит, что доминантные гены благоприятно воздействуют на явление – так как положительная сторона гетерозиса проявляется именно в сочетании полезных доминантных качеств родителей.

Во время скрещивания идет объединение в одном организме доминантных признаков находящихся в разных локусах, которые при этом подавляют неблагоприятное действие рецессивных аллелей.

Гипотеза доминирования нашла много сторонников, но и она не способна объяснить все спорные моменты, возникающие в процессе гетерозиса. Если придерживаться данной гипотезы, то можно предположить, что при скрещивании особей с несколькими парами отличительных признаков, полученные в потомстве гетерозиготы Aa будут близки по продуктивности к гомозиго­те AA. Но в реальности все происходит иначе и гетерозиготный организм превосходит по качеству признака обоих родителей, как рецессивную (aa), так и доминантную (AA) гомозиготу. Поэтому эффект гетерозиса проявляется только в первом поколении. В последующих поколениях эффект угасает.

Это явление названо сверхдоминированием.

Сверхдоминирование объясняется наличием разнокачественных признаков одной и той же пары аллелей у гибридов первого поколения в результате использования отличающихся исходных форм.

Формирование зародыша из разнородных гамет родителей, вызывает некую стимуляцию, что ускоряет рост и развитие гибридных особей.

Гетерозис у животных

Практическое использование явления в животноводстве основано на улучшении качества производимой продукции. Положительные моменты проявляются в жизнестойкости животных, в повышенной плодовитости, ускорении роста, уменьшении затрат на корм и т.д.

Эффект гетерозиса применяется в разнообразных отраслях: скотоводстве, овцеводстве, птицеводстве. Для получения гетерозисных гибридов используют следующие методы:

Условия получения эффекта в животноводстве

При межпородном скрещивании необходимо внимательно подбирать породы. Родительские формы должны обладать высокой продуктивностью и пройти ряд селекционных отборов.

Выращивать полученных гибридов нужно с учетом особенностей жизнедеятельности обеих исходных пород, чтобы получить здоровое потомство.

Гетерозис у растений

В начале прошлого века Г.Шулл впервые описал явление гетерозиса у растений на примере кукурузы. Использовались для скрещивания две генетически разнородные линии, в результате получили высокопродуктивный сорт с увеличением урожайности на 30%. Чаще всего явление в растениеводстве используют при выращивании кукурузы, сахарной свеклы, подсолнечника, овощей, трав.

А. Густафсон выделил 3 формы гетерозиса у растений:

Источник

Эффект гетерозиса и его использование в животноводстве

По форме практического осуществления подбор может быть индивидуальным и групповым.

При индивидуальном подборе решается вопрос, каким из имеющихся в хозяйстве или на племпредприятии производителем осеменить ту или иную матку, чтобы получить приплод наилучшего качества. При этом учитывают количественные и качественные показатели продуктивности матки, ее конституцию, экстерьерные формы, происхождение и другие признаки, а также сочетаемость всех этих особенностей с качествами производителя. Анализ происхождения матки и производителя и знание результатов подбора прошлых лет позволяют лучшим образом использовать при подборе генеалогическую сочетаемость.

Индивидуальный подбор дает возможность обеспечить наиболее эффективное развитие наследственных качеств приплода от умело подобранных родителей и, как правило, при индивидуальном подборе получают наиболее ценное потомство. Но он отличается большой сложностью, требует систематического ведения учета всех индивидуальных качеств значительного числа производителей. Поэтому индивидуальный подбор, как основной, используют в племенных хозяйствах. В товарных хозяйствах используется, где хорошо организована племенная работа и по отношению к отдельным, наиболее ценным по продуктивным и племенным качествам маткам. Применяют его при совершенствовании пород крупного рогатого скота и лошадей, в свиноводстве и овцеводстве его использование ограничено, а при работе с другими видами животных индивидуальный подбор не применяют.

Групповой подбор состоит в том, что к группе маток, относительно сходных по общим или отдельным особенностям, подбирают одного или двух производителей определенного качества и происхождения. Например, в табунном коневодстве в косяк маток пускают подобранного жеребца-производителя, где он находится в течение всего случного периода. В молочном и молочно-мясном скотоводстве за всем стадом фермы закрепляют одного, двух производителей, находящихся на племпредприятии. В условиях массового применения искусственного осеменения животных групповой подбор является основным для товарных ферм.

2. Методы подбора

В начале 19 века были определены два основных метода подбора:

1) гомогенный (однородный);

2) гетерогенный (разнородный).

Гомогенный (однородный) подбор. Сущность его заключается в том, что матки и подбираемые к ним производители относительно сходны по главным признакам подбора. Гомогенный подбор применяют с целью сохранения, закрепления и усиления выраженности в потомстве ценных, наиболее желательных наследственных качеств. Такой подбор увеличивает в каждом последующем поколении однородность животных по выраженности желательных продуктивных качеств и повышает наследуемость, улучшая их племенные достоинства. Такой подбор чаще обеспечивает получение препотентных животных, т.е. животных, стойко передающих свои качества потомству.

Однородность (сходство) спариваемых животных может быть по одному и нескольким признакам. Например, в молочном и молочно-мясном скотоводстве гомогенным подбором можно закреплять и усиливать способность животных к большим удоям, но можно одновременно консолидировать высокую молочность и жирномолочность. Для накопления генетического потенциала в стаде и породе в целом имеет значение использование потомства животных с рекордной продуктивностью. Немалую роль в получении таких животных играет гомогенный подбор. Но при наличии у животных, даже отобранных на племя, существенных недостатков (например, пониженная жирность молока при высоких удоях) исправить их гомогенным подбором нельзя. Более того, такие недостатки при гомогенном подборе могут накапливаться и усиливаться в стаде. Поэтому нельзя спаривать животных, имеющих одинаковые недостатки и пороки.

Иногда на отдельных этапах племенной работы ставится задача не только сохранения и усиления характерных для породы ценных признаков, но и получения животных с дополнительными новыми качествами, которыми не обладали в нужной степени даже лучшие животные стада. К таким качествам относится, например, улучшение экстерьера у некоторых ценных специализированных пород молочного скота, улучшение свойств молокоотдачи и приспособленности к прогрессивной технологии животных молочных и молочно-мясных пород. В таких случаях обойтись использованием только гомогенного подбора невозможно. Нельзя его применять и для быстрого повышения в стаде жизнеспособности, конституциональной крепости и плодовитости.

Гетерогенный (разнородный) подбор. Его суть состоит в том, что спариваемые животные заведомо различаются по признакам подбора. Основными признаками подбора служат продуктивные качества животных и связанные с ними экстерьерно-конституциональные особенности, а также породность и происхождение. Кроме того, спариваемые животные могут различаться по возрасту. Степень гетерогенности может быть неодинаковой. Различаясь по одному или нескольким признакам, животные могут быть сходны по другим.

Использование гетерогенного подбора дает возможность получить потомство, в котором удачное сочетание наследственности одного и другого родителя обусловливает развитие наиболее желательных качеств. Такое потомство обладает обогащенной, но менее устойчивой наследственностью. Оно в массе своей характеризуется меньшей однородностью, чем при гомогенном подборе, а повышенная изменчивость дает более богатый материал для отбора.

Нередко при гетерогенном подборе вследствие сочетания наследственных особенностей родителей появляются новые ценные качества потомства, которых у каждого из родителей в отдельности не было. Удачные генеалогические сочетания могут привести и к гетерозису в развитии тех или иных признаков. Ценной особенностью гетерогенного подбора является повышение в потомстве жизнеспособности, конституциональной крепости и плодовитости, что обусловлено наследственным несходством, биологической разнокачественностью половых клеток спариваемых животных.

3. Гетерозис и его использование в животноводстве

Некоторые ученые считают гетерозисным эффектом и те случаи, когда потомство, полученное в результате скрещивания, имеет показатели хозяйственно полезных признаков, превышающие средние между родительскими формами, не превосходя лучшие из них.

Селекция на получение гетерозиса непосредственно связана с теорией и практикой племенного отбора и подбора и служит одним из путей повышения продуктивности животных. Гетерозис по своей генетической природе противоположен инбредной депрессии. Одной из особенностей его является наибольшая степень выраженности лишь в 1 поколении гибридов или помесей. Затем гетерозис незаметно затухает и исчезает в следующих поколениях при скрещивании гибридов друг с другом, если не принимается специальных мер для сохранения эффекта гетерозиса.

А. Шелл и О. Ист предложили гипотезу сверхдоминирования. Суть ее заключается в том, что высокая гетерозиготность лучше, чем гомозиготность, обеспечивает разнообразие и усиление физиологических функций организма. Х.Ф. Кушнер на основании большого числа экспериментов выделил пять форм проявления гетерозиса, используемого в животноводстве:

Контрольные вопросы

© ФГОУ ВПО Красноярский государственный аграрный университет

Источник

Гетерозис и его использование в животноводстве

Под гетерозисом обычно понимают свойство помесных животных или гибридов первого поколения превосходить по конкретным признакам лучшую из родительских форм.

Гетерозис— явление сложное, он свойствен не всем признакам в одинаковой степени. Как правило, гетерозис проявляется по тем признакам, которые больше подвержены инбредной депрессии и характеризуются невысокой наследуемостью. Наиболее выражен гетерозис по признакам, развивающимся у животных в ранний период жизни (например, выживаемость, скорость роста до отъема и др.). В меньшей степени он проявляется по таким признакам, как скорость и эффективность роста после отъема и др., которые формируются у животных в более поздние периоды индивидуального развития.

Проявление гетерозиса по различным хозяйственно полезным признакам имеет свои особенности. По признакам, которые подвергались очень длительной селекции (молочная продуктивность у коров, резвость у лошадей), обычно лучшие результаты наблюдаются не у помесей первого поколения, а у чистопородных животных или помесей с более высокой кровностью по одной из пород. При этом большое значение имеет сочетаемость линий при чистопородном разведении животных.

В животноводстве относительно больший эффект гетерозиса получают при спаривании животных разных линий из разных пород, особенно если они существенно различаются между собой.

Иногда все эти формы гетерозиса проявляются вместе, чаще каждая из них встречается отдельно.

На основе обобщения обширного материала о проявлении гетерозиса у сельскохозяйственных животных X. Ф. Кушнер выделяет следующие его формы:

Источник

Гетерозис и его использование в животноводстве

Гетерозис и его использование в животноводстве до сих пор активно обсуждаются в различных сообществах. Некоторые до сих пор не могут смириться с принятыми в обществе определениями, периодически предлагая немного расширить или сократить их. Мы постараемся рассказать вам об основных точках зрения на этот счет, чтобы вы могли использовать это свойство на своем предприятии.

Что такое гетерозис?

Для начала дадим популярное определение. Гетерозис – это особое свойство животных, благодаря которому потомок берет от родителей только самые лучшие качества.

Выживаемость, плодовитость, энергия роста, устойчивость к заболеваниям – эти и другие параметры, наследуемые животным, являются лучшими среди его ближайших предков.

Некоторые ученые не соглашаются с этим популярным определением, предлагая дополнить его случаями, в которых потомство, полученное в результате скрещивания, обладает достаточно высокими показателями некоторых характеристик.

При этом показатели должны быть выше, чем среднее по предкам, но не выше лучших. Определение довольно запутанное и не все признают это дополнение, предпочитая использовать наиболее распространенную его версию.

Селекция на получение гетерозиса

Целью такой селекции является банальное повышение продуктивности животных. Этот метод действительно работает, но только в первом поколении. Все остальные потомки будут иметь менее выраженное улучшение характеристик до тех пор, пока улучшения не сойдут на ноль. Скрещивание гибридов с возможным сохранением улучшения признаков реально, но для этого нужно каким-то образом фиксировать внесенные изменения, сохраняя эффект гетерозиса.

Гипотезы о гетерозисе

Разные ученые по-разному объясняют это явление. До сих пор никто не смог предложить миру единственно верное объяснение со всеми необходимыми выкладками. Не будем рассказывать вам о каждой гипотезе в отдельности, просто помните – если вы будете нанимать специалиста по селекции, он должен иметь представление обо всех гипотезах и знать, что ни одна из них не доказана полностью. Придерживаться какой-то одной версии нормально, как и иметь собственное мнение по организации процесса селекции, направленной на гетерозис.

Условия использования гетерозиса в животноводстве

Гетерозис и его использование в животноводстве очень важны, но для получения хороших результатов важно удовлетворить следующие условия:

Обсуждение гетерозиса на выставках

Разумеется, раз тема гетерозиса не закрыта, его активно обсуждают на многочисленных выставках и форумах.

На выставках вы даже можете увидеть плоды селекции по новейшим методам, учитывающим гетерозис, и представить коллегам свои достижения в этой области. Такой подход может быть полезен: там, где кто-то в упор не видит перспектив, другой вполне может найти что-то достойное изучения и воплощения в жизнь.

Технологии гетерозиса и его использование в животноводстве демонстрируются на ежегодной выставке «Агропродмаш»!

Источник

6. Гетерозис и его использование в животноводстве

Скрещивание животных различных пород и видов, применяемое в зоотехнической практике, основано на использовании эффекта гетерозиса.

Гетерозис представляет собой особую повышенную продуктивность и жизнеспособность организма, свойственную гибридным формам, полученным от особых генетически подобранных родителей. В зависимости от характера признаков, в которых проявляется гетерозис, различают три основных его типа.

Адаптивный (приспособительный) — повышенная жизнеспособность, лучшая приспособленность гибридов к условиям их разведения по сравнению с родительскими формами.

В природе имеется несколько видов гетерозиса. Истинный или классический гетерозис наблюдается у гибридов и помесей 1 поколения и проявляется в их превосходстве по определенным признакам над лучшей из родительских форм.

Гипотетический гетерозис- это свойство гибридов и помесей 1 поколения превосходить по определенным признакам средние показатели обоих родителей.

Комбинационный гетерозис- это наличие у гибридов 1 поколения двух или нескольких признаков и соответственно генов, каждый из которых имеет значение для продуктивности, хотя сам по себе не ведет к эффекту гетерозиса. Если трудно определить слагаемые гетерозиса, такой вид назван трансгрессивным.

Х.Ф. Кушнер (1967) указывает на пять форм проявления гетерозиса у гибридов и помесей 1 поколения, которые:

1. Превосходят своих родителей по живому весу и жизнеспособности; 2. Заметно превосходят по плодовитости и жизнеспособности своих родителей, а по живому весу занимают промежуточное положение; 3. По крепости конституции, работоспособности и долголетию превосходят родительские формы, но отличаются частичной потерей плодовитости; 4. Наследуют от родителей каждый отдельно взятый признак по промежуточному типу, а в отношении конечной продукции наблюдается типичный гетерозис;

5. Не превосходят лучшую родительскую форму по продуктивности, но имеют более высокий уровень по сравнению со среднеарифметическими показателями обоих родителей.

Теория доминантных факторов объясняет гетерозис как явление, обусловленное доминированием благоприятных для организма аллеломорфов над вредными. Однако попытка закрепить гетерозис, вызываемый у гибридов аддитивными эффектами доминантных генов, в последующих поколениях не увенчались успехом, что является слабой стороной теории доминирования (Н.В.Турбин, 1968). Однако А. Мюнтцинг (1967) отмечает, что теория гетерозиготности, предложенная Шеллом и Истом для изучения гетерозиса, лишь констатирует факт и ничего не объясняет, заменившая же ее теория доминантности не вполне укладывается в генетические представления и не соответствует накопленным экспериментальным данным. Анализируя результаты использования гетерозиса в животноводстве Н.П. Дубинин (1985) отмечает, что генетика разработала методы повсеместного получения эффекта гетерозиса даже у тех форм, у которых он ранее не подозревался, показав, как это явление можно регулировать. Общеизвестные гипотезы доминирования, сверхдоминирования и генетического баланса, уже ставшие классическими, подкреплены 10 убедительными экспериментальными данными. Обоснованные этими гипотезами причины гетерозиса, несомненно, причастны к возникновению гетерозисного эффекта, и основной вопрос сейчас сводится к определению относительной роли их в этом явлении. Вместе с этим классические гипотезы не объясняют всех случаев многообразного проявления гетерозиса. Более точно эффект гетерозиса может быть определен путем сравнения групп помесных и чистопородных животных. Среди специалистов нет единого мнения относительно метода измерения гетерозиса. Некоторые полагают, что наилучшей мерой является превышение продуктивности помесей по сравнению с продуктивностью лучшего из родителей. Другие полагают, что гетерозис наилучшим образом измеряется превышением средней продуктивности потомства над средней продуктивностью чистопородных родителей. Измерение гетерозиса требует, чтобы была известна продуктивность каждой породы, участвующий в скрещивании, так же как и средняя реципрокных помесей. У сельскохозяйственных животных эффект гетерозиса проявляется не в равной степени по всем признакам. В наибольшей зависимости от гетерозиса будут те признаки, которые в небольшой степени подвержены неблагоприятному воздействию при инбридинге. Признаки, отличающиеся высокой наследуемостью, затрагиваются гетерозисом лишь в незначительной степени, в то время как признаки с низкой наследуемостью подвержены гетерозису в большей степени.

Для ускорения селекционного процесса желательно было бы проводить генетико-математическое моделирование и предсказывать вероятность возможных результатов, то есть прогнозировать генотип тех или других признаков животных. Используя существующие законы независимого комбинирования и сцепления генов, целесообразно предположить гипотезу наследования и расщепления отдельных признаков и путем сопоставления расчетного и фактического проявления их проверить возможность ее применения (В.Н. Приступа, A.M. Ландсман, 1986).

По утверждению К.В. Свечина (1976) гетерозис возникает далеко не при всяком скрещивании и степень его проявления может быть различной и совсем не обязательно проявление гетерозиса во всем комплексе признаков, характеризующих особенности развития помесных животных. Явление гетерозиса чаще всего наблюдается при скрещивании пород, обладающих наследственно ценными хозяйственно полезными качествами. Межпородное скрещивание эффективно, если помесное потомство сочетает в себе ценные особенности скота скрещиваемых пород. Опыты показали, что для получения эффекта гетерозиса и повышения мясной продуктивности помесного потомства следует скрещивать животных, обладающих высокими наследственными задатками по скорости роста и оплате корма. Обеспечить полное проявление гетерозиса при скрещивании можно только при полноценном кормлении и правильном содержании помесных животных. Только при этом условии могут быть реализованы их генетические возможности.

Д.Л. Левантин (1990) особенно подчеркивал важность правильного выбора пород для скрещивания с учетом зональных условий. Поэтому при скрещивании животных разных пород и линий необходимо учитывать полезные качества отдельных особей, обращая особое внимание на тип их телосложения, конституцию, возраст и состояние здоровья. Важным фактором, определяющим эффективность скрещивания, является сочетаемость пород (Г. Бельков, К. Джуламанов, 1990). Гетерозис также влияет на количество и качество мяса в туше, при этом средняя помесей выше средней чистопородных животных, участвовавших в скрещивании пород.

Об эффективности скрещиваний при формировании типов мясного скота свидетельствует высокая мясная продуктивность помесей. Так, при оценке мясных качеств в возрасте 15-18 мес бычков шароле, серой украинской и симментальской пород, а также шаролезских и кианских помесей на серой украинской и симментальской основе установлено существенное преимущество помесей над сверстниками материнской породы. При этом масса туши помесных животных составляла 251-285 кг, что выше, чем у сверстников серой украинской и симментальской пород. Однако у последних в тушах содержалось жира больше на 0,2-0,8%, чем у помесей (Ф.Ф. Эйснер, 1968). Установлено, что в 15-месячном возрасте по массе парной туши гибридные бычки превышали чистопородных аулиеатинских быков в среднем на 20 кг или 13,0 %. В 18 мес. это преимущество составляло соответственно 3 кг или 16,0%. По массе внутреннего жира-сырца гибридный молодняк ‘превышал аналогов аулиеатинской породы на 1,3 кг (22 %) в 15 мес. и 1,5 кг (20%) в 18-месячном возрасте. Аналогичная картина наблюдалась и по убойному выходу. Превосходство гибридов составляло 1,2 и 2,0 % (В.Н. Шин, 1991). У помесей, в отличие от чистопородных животных, отмечено лучшее развитие желудочно-кишечного тракта, гипофиза и надпочечников, большая величина и активность щитовидной железы в молодом возрасте, более высокий уровень содержания в крови гемоглобина и эритроцитов, общего белка, небелкового азота, ДНК, незаменимых аминокислот и общего их количества, повышенная активность аминотрансфераз (ACT, АЛТ) (М.А. Рахимов, 1988; А.И. Глазунов, 1990). Помесные животные уже при рождении характеризуются повышенной массой тела, при откорме они проявляют лучшую энергию роста, более эффективно трансформируют корм в продукцию (А. Абовян, 1990). В изолированных популяциях- породах крупного рогатого скота в результате спонтанного мутагенеза неизбежно накапливаются новые аллели, объединение которых при скрещивании определяет и появление новых фенотипов. Однако чаще всего эффект гетерозиса имеет комплиментарный характер, когда скрещиваемые породы как бы дополняют одна другую. Ведь такие признаки, как интенсивность роста, соотношение тканей, способность к утилизации питательных веществ корма, зависят от широкого комплекса морфологических и функциональных свойств организма. Уровень количественного выражения этих признаков определяется тем свойством, которое у данной особи развито в наименьшей степени (Ф.Ф. Эйснер, 1981). Помеси 1 поколения, как правило, превосходят исходную материнскую породу по живой массе, убойному выходу, оплате корма и относительному количеству наиболее ценных частей туши. Однако степень этого превосходства может быть весьма различной в зависимости от генетических особенностей скрещиваемых пород и условий выращивания полученных помесей (В. Лукаш, И. Гармаш, 1990). Таким образом, под термином «гетерозис» следует понимать явление более мощного роста, развития, повышения жизненности, продуктивности и воспроизводительной способности у потомства, полученного от скрещивания различных пород скота.

Источник