Оценка соматической нестабильности хромосом разных видов животных

Реферат

Выпускная квалификационная работа изложена на 61 с., содержит 2 табл., 9 рис., 56  источников литературы.

Объектом исследования являются животные следующих пород:

Крупный рогатый  скот

- черно-пёстрая  порода (n=109)

- симментальская  порода (n=22)

- красная степная порода (n=24)

Свиньи

- дюрок (n=9)

- крупная белая  (n=41)

- скороспелая  мясная (n=112)

Цель дипломной работы - оценить межвидовые различия по частоте и спектру соматической хромосомной нестабильности у крупного рогатого скота и свиней.

Для реализации поставленной цели решались следующие задачи:

1. Установить спектр  и частоту хромосомных нарушений  у половозрелых животных крупного  рогатого скота  разных пород.

2. Определить спектр и частоту  хромосомных нарушений у половозрелых  свиней разных пород.

3. Выявить межвидовые сходства  и различия по соматической  нестабильности хромосом.

В ходе проделанной  работы были  проведены   исследования на кафедре ветеринарной генетики биотехнологии. Для анализа были использованы базы данных цитогенетического исследования проведённого за период с 1990 по 2011 годы. Изучены цитогенетические параметры у крупного рогатого скота и свиней.

Исследования  показали, что спектр числовых мутаций у крупно-рогатого  скота  во  всех  породах был одинаков, тогда как по структурным   мутациям у животных симментальской породы не были выявлены разрывы в центромерной области хромосом.

Наибольшая  частота числовых мутаций была у  животных красной степной породы, а наименьшая – у симментальской (P<0,001).  При этом частота анеуплоидных клеток в этих породах была примерно одинаковой (6,08 - 6,87%).

У свиней  во всех породах   были   зарегистрированы   одни   и   те же типы мутаций за  небольшим  исключением   породы дюрок, у   животных  которых не встречались гиперплоидные клетки, что может объясняться малочисленностью этой группы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Содержание

Введение

1.        Обзор литературы

1.1      Классификация  мутаций 

1.1.1   Генные мутации

1.1.2   Геномные   мутации

1.1.3   Хромосомные  мутации

1.2      Соматическая хромосомная нестабильность у животных

1.3      Связь  хромосомных нарушений с хозяйственно  полезными признаками животных.

2.        Материал и методы исследований

3.        Результаты исследований и их  обсуждение

3.1      Анализ  спектра и уровня соматических мутаций в лимфоцитах крови у  коров разных пород

3.2      Анализ  спектра и уровня соматических  мутаций в лимфоцитах крови  у свиней разных пород

3.3. Межвидовые  различия по уровню соматической  хромосомной нестабильности

4.        Экологическая  безопасность.

5.       Охрана труда

Выводы

Список литературы

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

Одной из важнейших задач  генетики в настоящее время является изучение наследственной изменчивости, степени ее проявления в онтогенезе сельскохозяйственных животных с целью создания новых методов, повышающих эффективность селекционного процесса.

В последнее время во многих странах  мира, в том числе в России, в селекции животных по продуктивным и племенным качествам широко используют цитогенетические и биотехнологические методы.

В связи с этим возникает  крайняя необходимость комплексного изучения генома животных. Известно, что различные аномалии кариотипа ведут к резкому снижению воспроизводительной функции, появлению уродств, отклонений и нарушений в развитии животных [40].

В ХХ столетии интенсивное  использование мирового породного  генофонда и биотехнологий репродукции (искусственное осеменение, трансплантация эмбрионов) позволили значительно  повысить генетический потенциал продуктивности животных за счет получения потомства производителей - лидеров породы. Вместе с тем в поголовье все чаще проявляются признаки генетической эрозии - накопления груза вредных рецессивных мутаций.

Наследственная  информация, передающаяся в поколениях живых существ, рассматривается  ныне как невосполнимый природный ресурс.

Цель работы –  оценить межвидовые различия по частоте и спектру соматической хромосомной нестабильности у крупного рогатого скота и свиней.

Для реализации поставленной цели решаются следующие задачи:

1. Установить спектр  и частоту хромосомных нарушений у половозрелых животных крупного рогатого скота  разных пород.

2. Определить спектр  и частоту хромосомных нарушений  у половозрелых свиней разных  пород.

3. Выявить межвидовые  сходства и различия по соматической  нестабильности хромосом.

Методологической  базой послужили труды ведущих российских и зарубежных авторов, таких как: Бакай А.В, Визнер Э., Волков А.Н., Дубинин Н.П., Жигачев А.И., Киселева Т.Ю., Кленовицкий П.М., Кочнева М.Л., Кудряшов А.А., Куликова С.Г., Шаршов А.А., Графодатский А.С.,   и др.

  Структура работы:  в первом разделе изложены теоретические основы мутаций,  во втором разделе описаны методы исследований,  в третьем разделе описаны результаты исследований и их обсуждение.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Обзор литературы

 

На протяжении многих лет в племенном скотоводстве максимально строгие требования к наследственно – племенным качествам предъявлялись в основном к племенным быкам,  так как от одного быка можно получить в сотни раз больше потомков, чем от одной коровы. Благодаря интенсивному развитию биотехнологии (в особенности методам искусственного осеменения и трансплантации эмбрионов) стало возможным получать гораздо большее число телят от высокопродуктивных коров.

В связи с  этим селекционно-племенная ценность коров, а высокопродуктивных в особенности, намного возрастает [28].

При направленной селекционно-племенной работе в  стадах с высокой продуктивностью  следует предусматривать программу  использования тех животных, которые  способны передавать своему потомству  только полезные качества. Ранняя цитогенетическая оценка позволит выявить мутации, которые могут негативно отразиться на воспроизводительной и продуктивной способности коров.

Выбраковка  таких животных необходима, поскольку  проявление хромосомных нарушений  негативно скажется на их воспроизводительной функции и продуктивных качествах.

Особое значение приобретает цитогенетический мониторинг, позволяющий объективно контролировать мутагенность различных факторов окружающей среды, регистрировать спектр и частоты  кариотипических нарушений у сельскохозяйственных животных.

Такого рода контроль позволяет установить влияние  тех или иных типов мутаций  на хозяйственно полезные признаки животных. Носители хромосомных аберраций  своевременно будут выбраковываться  из воспроизводства.

Очень важна  цитогенетическая аттестация особей, участвующих в формировании племенного ядра, при создании новых линий, типов  и пород  с целью предотвращения широкого распространения хромосомных  аномалий в популяции.

Распространенность  хромосомных аномалий в некоторых популяциях животных достигает почти 1%, однако их истинная величина значительно выше, если брать во внимание хромосомные факторы при бесплодии, эмбриональных потерях, при врожденных пороках развития и других болезнях, когда хромосомные нарушения оказываются маркерами патологического процесса развития.

Отсюда очевидна роль цитогенетики как в решении  практических задач, прежде всего связанных  с проблемой диагностики разных форм патологии, так и фундаментальных  задач, обусловленных необходимостью изучения организации и функционирования наследственного материала на хромосомном уровне [31].

Благодаря молекулярно-генетическим методам стало возможным объяснить  изменения в структуре хромосом, имеющие большое значение в исследованиях  эволюции кариотипов. Усовершенствованные методы позволили детальнее изучить хромосомные наборы разных видов.

 

1. Классификация мутаций

Мутации - это наследственные изменения генетического материала. Они характеризуются как редкие, случайные, ненаправленные события. Большая часть мутаций приводит к различным нарушениям нормального развития, некоторые из них летальны, однако вместе с тем многие мутации являются исходным материалом для естественного отбора и биологической эволюции.

Частота мутаций  возрастает под действием определенных факторов - мутагенов, способных изменять материал наследственности. В зависимости от их природы мутагены делятся на физические (ионизирующее излучение, УФ-излучение и др.), химические (большое число различных соединений), биологические (вирусы, мобильные генетические элементы, некоторые ферменты).

Трудности определения  понятий «мутация» лучше всего  иллюстрирует классификация ее типов.

Существует  несколько принципов такой классификации.

А. По характеру  изменения генома:

1. Геномные мутации  - изменение числа хромосом.

2. Хромосомные  мутации, или хромосомные перестройки, - изменение структуры хромосом.

3. Генные мутации  - изменение генов.

Б. По проявлению в гетерозиготе:

1. Доминантные  мутации.

2. Рецессивные  мутации.

В. По уклонению  от нормы или так называемого дикого типа:

1. Прямые мутации.

2. Реверсии. Иногда  говорят об обратных мутациях, однако очевидно, что они представляют  собой только часть реверсий, поскольку в действительности  широко распространены так называемые  супрессорные мутации.

Г. В зависимости от причин, вызывающие мутации:

1. Спонтанные, возникающие  без видимой причины, т.е. без  каких-либо индуцирующих воздействий  со стороны экспериментатора.

2. Индуцированные  мутации.

Только эти  четыре способа классификации изменений  генетического материала носят достаточно строгий характер и имеют универсальное значение. Каждый из подходов в этих способах классификации отражает некоторую существенную сторону возникновения либо проявления мутаций у любых организмов: эукариот, прокариот и их вирусов.[33].

Существуют  и более частные подходы к  классификации мутаций:

Д. По локализации  в клетке:

1. Ядерные.

2. Цитоплазматические. В этом случае обычно подразумевают  мутации неядерных генов.

Е. По отношению  к возможности наследования:

1. Генеративные, происходящие в половых клетках.

2. Соматические, происходящие в соматических  клетках.

Очевидно, два  последних способа классификации  мутаций применимы к эукариотам, а рассмотрение мутаций с точки  зрения их возникновения в соматических или половых клетках имеет  отношение только к многоклеточным эукариотам. Очень часто мутации классифицируют по их фенотипическому проявлению, т.е. в зависимости от изменяющегося признака. Тогда рассматривают мутации летальные, морфологические, биохимические, поведенческие, устойчивости или чувствительности к повреждающим агентам и т.д.

В общем виде можно сказать, что мутации - это наследуемые изменения генетического материала. Об их появлении судят по изменениям признаков.

В первую очередь  это относится к генным мутациям. Хромосомные и геномные мутации выражаются также в изменении характера наследования признаков [27].

 

1.1.1  Генные мутации

Мутации, связанные  с изменением структуры молекулы ДНК, называются генными. Мутационные  изменения генов могут происходить  в одной точке (односайтовые мутации) либо в нескольких разных точках (многосайтовые мутации).

Современные методы молекулярной генетики позволили определить два основных процесса формирования генных мутаций - это замена нуклеотидов и сдвиг рамки считывания, каждый из которых имеет свои варианты (рис. 1).

 

 

Рис. 1. − Генные мутации [29].

 

Основное внимание при изучении генных мутаций уделяют  изменениям чередования пар нуклеотидов  в ДНК и прежде всего изменениям, затрагивающим отдельные пары нуклеотидов, которые составляют класс точковых или точечных мутаций.

Точковые мутации  представляют собой изменения пар  нуклеотидов ДНК (или нуклеотида РНК). Далее этот класс мутаций  подразделяется на следующие группы: