Контрольная работа по «Ветеринарная генетика»

 

 

 

 

№81

Методы профилактики распространения генетических аномалий.

В основе профилактики аномалий или болезней лежит устранение причин, их обусловливающих. Причинами генетических аномалий являются мутации главных генов (олигогенов). Следовательно, для профилактики генетических аномалий необходимо предотвращать возникновение вредных мутаций в популяциях животных. Снижение частоты индуцированных мутаций можно обеспечить путем жесткого контроля за состоянием окружающей среды, устранения контактов животных и их гамет с мутагенами. Наряду с индуцированными возникают и спонтанные мутации.

За тысячелетия существования животных у них накоплен определенный груз мутаций, который, находясь в скрытом гетерозиготном состоянии, передается от предыдущего в последующие поколения. Часть этого груза теряется благодаря тому, что не все гетерозиготы остаются для воспроизводства. Часть потерь восстанавливается за счет новых мутаций. Такое состояние как бы сбалансированного полиморфизма по вредным рецессивным мутациям может быть нарушено при определенной системе разведения животных, когда вместо незначительного процента выщепления аномальных гомозигот в популяции регистрируют массовые случаи рождения дефектного потомства или наблюдают заметное снижение устойчивости животных к болезням. Для того чтобы этого не произошло, требуется постоянный контроль (мониторинг) за генетической структурой популяции. Необходимы фиксация в племенных документах (родословных животных) каждого случая врожденной аномалии в приплоде, регистрация болезней.

Ветеринарный врач должен обследовать весь приплод на наличие аномалий и регистрировать в журнале каждое дефектное животное с подробным описанием характера аномалии, пола индивидуума, даты его рождения, особенностей эмбрионального развития. Особенно тщательно следует проверить происхождение этого животного: правильно ли записана мать, соответствует ли записям отец. Аномальные особи и их родители должны быть подвергнуты анализу на предмет зараженности вирусами и бактериями и по другим параметрам внешней среды, которые могут быть потенциальной причиной аномалии. Учет аномального приплода и регистрация его в племенных карточках родителей служат предпосылкой для проведения генетического анализа с целью выявления роли наследственности в этиологии аномалий.

Генетический анализ при этом осуществляют в следующей последовательности:

1) определить происхождение  аномальных животных по племенным карточкам;.

2) определить достоверность  происхождения по группам крови  и полиморфным системам белков  и ферментов;

3) составить родословные  на аномальных особей для определения типа спаривания родителей (инбридинг, аутбридинг) и родства между аномальными особями (поиск общих предков);

4) определить тип  наследования аномалий (моногенный, полигенный, аутосомный, сцепленный  с полом, доминантный, рецессивный);

5) изучить кариотип  у аномальных особей и их  родителей с целью обнаружения  хромосомных и геномных мутаций  как причины аномалий;

6) сделать анализ  генотипов по аллелям групп  крови, моно-морфным системам ферментов  и белков для поиска маркеров  мутации;

7) изучить уровень  ферментов и их структуры у  аномальных и нормальных животных  для обнаружения фенотипического  проявления мутантного гена.

В перспективе для выявления носителей мутаций у животных широко могут использоваться современные методы молекулярной генетики, генной инженерии и биотехнологии.

На практике наиболее простой и достаточно точный метод изучения роли наследственности в этиологии аномалий — анализ родословных, или генеалогии, животных. Наличие общего предка с одной (доминантность) или с обеих сторон родословной (рецессивность) указывает на наследственный характер аномалии.

Генеалогический анализ необходимо подкреплять генетико-статистическими расчетами случайности или редкости появления аномалии и т. д. на основе закономерностей популяционной генетики и биометрии.

В условиях крупномасштабной селекции животных, основным содержанием которой прежде всего является интенсивное использование отдельных производителей благодаря методу искусственного осеменения, накоплению миллионов доз семени и возможности длительного хранения его в замороженном состоянии, необходима проверка генотипа каждого из производителей не только по продуктивным признакам, но и на гетерозиготное носительство вредных рецессивных генов. Это можно осуществить следующими методами:

1) спариванием проверяемого  производителя с аномальными  самками (анализирующее скрещивание);

2) спариванием проверяемого  производителя с самками, о которых  известно, что они являются гетерозиготными  носителями мутантного гена;

3) спариванием проверяемого  производителя с собственными  дочерями (инцест-тест);

4) спариванием с  дочерями известных гетерозиготных  производителей;

5) спариванием производителя  с самками неизвестного генотипа.

В условиях производства использование первых четырех методов целесообразно лишь в определенных ситуациях. Например, анализирующее скрещивание можно допустить для проверки хряков на носительство рецессивного гена кратерности сосков.

В большинстве случаев гомозиготные носители мутантных генов — это нежизнеспособные аномальные особи.

Экономически невыгодно и трудно формировать гетерозиготное маточное поголовье. Делать это имеет смысл в условиях широкого распространения в породе той или иной аномалии. Тогда гетерозиготные самки будут тем ситом, через которое просеиваются нормальные производители, а остаются в нем, т. е. выявляются как гетерозиготные, остальные производители.

Третий метод позволяет проверять производителей сразу на все возможные мутации, поскольку сходство между генотипами прямых родственников более полное, чем с остальной частью популяции. Применяют инцест-тест, исходя из нескольких предпосылок, которые снижают практическое значение получаемых результатов: проверяют на аномалии с моногенным аутосомным рецессивным типом наследования и пренебрегают при этом аномалиями со сложным характером наследования, неполной пенет-рантностью и экспрессивностью, а также фенокопиями. Для получения достоверных результатов при спаривании «отец — дочь» необходимо получить не менее 35 потомков, а при проверке на известных гетерозиготных или гомозиготных носительницах число животных меньше.

Принято считать, что каждая гамета обладает 3—5 летальными эквивалентами на каждую зиготу. Летальный эквивалент — это один мутант, со 100%-ной вероятностью ведущий к смерти, и т. д. Следуя этой предпосылке, полагают, что при инцест-тесте трудно найти производителя, от спаривания с которым не наблюдали бы аномальных потомков. Однако Лесли приводит пример, опровергающий это положение. Спермой быка Сэма 951 (порода шароле) осеменено более 200 дочерей. В приплоде не было обнаружено каких-либо рецессивных дефектов. Сотрудники ВИЖа осуществили проверку на гетерозиготное носительство вредных рецессивных генов одного из лидеров голштинской породы, быка Мастера 0001 путем спаривания его с собственными дочерями. Весь приплод был нормальным.

Четвертый метод проверки аналогичен второму, с тем лишь различием, что частота гетерозигот здесь при прочих равных условиях наполовину ниже и что для достоверной проверки потребуется соответственно вдвое большее количество самок.

Все четыре рассмотренных метода проверки в широкой практике не применяют, так как это связано с определенными экономическими затратами, потерей продуктивности, а при инцест-тесте и с возможной инбредной депрессией у потомства.

Применение инбридинга в племенных хозяйствах для получения производителей и маток с консолидированной наследственностью — более высокой гомозиготностью по нормальным доминантным генам — позволяет, как отмечалось раньше, выявлять и гетерозиготных носителей вредных рецессивных генов. Если в приплоде производителя, полученном от инбридинга, будет зарегистрировано рождение хотя бы одного аномального потомка, такого производителя необходимо взять на учет и целесообразно проверить, является ли данная аномалия экзогенной природы или генетической. Для этого можно воспользоваться одним из четырех рассмотренных выше методов. Выявление производителей — гетерозиготных носителей рецессивных генных мутаций позволяет избежать распространения аномалий в товарных стадах при интенсивном использовании их посредством искусственного осеменения.

Важное значение в деле профилактики генетических аномалий будет иметь разработка методов выявления гетерозиготных животных в самом раннем возрасте по определенным тестам или маркерам. Маркерами мутаций могут быть определенные типы белков и ферментов.

 

 

ГЕНЕТИЧЕСКИЙ МАРКЕР (генетическая метка). Удобный для генетического анализа признак, позволяющий следить за характером наследования других признаков, с которыми данный маркер сцеплен.

 

МАРКЁР ГЕНЕТИЧЕСКИЙ (франц. marqueur, от marquer - отмечать), признак, по которому различаются штаммы (линии) организмов (клеток), используемых в генетическом анализе. Термин «маркер» применяется обычно в генетике микроорганизмов и соматических клеток. На основании результатов скрещиваний мутантных штаммов отдельных видов бактерий с различными маркерами определено положение различных генов в хромосомах (в том числе контролирующих признаки антигенности, вирулентности, лекарственной устойчивости и др.) и составлены генетические карты. Для скрещиваемых соматических клеток маркеры могут служить отдельные ферментативные, антигенные и другие свойства. Маркеры структуры популяции являются также любые дискретные наследственно обусловленные признаки (фены) у животных и растений. Например, по частотам выявления особей с белым кончиком хвоста хорошо различаются популяции водяных крыс.

 

ДНК-диагностика

 

 Молекулярно-генетические  методы предназначаются для выявления  вариаций в структуре исследуемого  участка ДНК (аллеля, гена, региона хромосомы). В основе этих методов лежат манипуляции с ДНК и РНК. Это сложные методы диагностики, требуют определённых лабораторных условий и подготовки квалифицированного персонала. Молекулярно-генетические методы проводят в несколько этапов. Первый этап всех методов – получение образцов ДНК или РНК. Для этого используют каплю крови, лейкоциты, культуры фибробластов, соскоб эпителия со слизистой оболочки, волосяные луковицы. Выделенная ДНК одинаково пригодна для проведения различных вариантов и может долго сохраняться в замороженном состоянии.

 Следующим этапом молекулярно-генетических  методов является накопление (амплификация) нужных фрагментов ДНК. Его обеспечивает  полимеразная цепная реакция (ПЦР) в invitro.

 Метод амплификации (умножение  числа копий определённого фрагмента  ДНК) с помощью ЦПР позволяет  в течение короткого времени  размножить определённую последовательность  ДНК в количестве, превышающем  исходную в миллион раз.

 Следующий этап молекулярно-генетической  диагностики является рестрикция  ДНК на фрагменты. Рестрикция  ДНК (разрезание, разрывание) производится  с помощью рестриктаз, относятся к группе бактериальных эндонуклеаз.

Разделение фрагментов ДНК обеспечивается методом электрофареза на агарозном или полиакриламидном геле. В процессе электрофареза каждый фрагмент ДНК занимает определённое положение в геле.

После обработки геля этидия бромидом, который связывается с ДНК, проводят ультрофиолетовое облучение и обнаруживают участки свечения. Существуют и другие методы окраски геля и выявления фрагментов ДНК.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

№97

Задача: В ТОО «Донская Нива» имеется племенной бык-производитель красной масти. От этого быка и коров, имеющихся в хозяйстве, получили 52 красных и 49 чёрных телят. Определите генотип коров, если известно, что красная масть является рецессивной.

Анализирующие скрещивание: Если при скрещивании особи с доминантным признаком с рецессивной гомозиготой полученное потомство даёт расщепление 1:1, то исследуемая особь с доминантным признаком гетерозиготна.

Решение:

Объект: коровы; 

А – чёрная масть а – красная масть

Дано: красная рецессивная масть (а);

Определить: генотипы коров;

Р: доминантный признак х рецессивный признак;

Р: ♀Аа х ♂аа;

       ↙↘   ↙↘ 

G: A a  a a;

F1: Aa  Aa    aa  aa

     Соотношение расщепления:

- по генотипу 1:1

- по фенотипу 1:1.

Ответ: в случае расщепления особь с доминантным признаком должна образовывать 2 типа гамет А, а, то есть она гетерозиготна по генотипу. Следовательно, в хозяйстве имеются гетерозиготные доминантные коровы и гомозиготный рецессивный бык.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Библиографический список:

1. Биология: большой справочник для школьников и поступающих в вузы / А.С. Батуев, М.А. Гуленкова, А.Г. Еленевский и др. – М.: Дрофа, 2004. – 848с.: ил. – (Большие справочники для школьников и поступающих в вузы).
2. С.Ж. Стамбеков, О.С. Короткевич, В.Л. Петухов, Генетика, Новосибирск, 2006 год.
3. Сайт zorinahotel.ru, раздел ветеринарной литературы, тема:  «Методы профилактики распространения генетических аномалий и повышения наследственной устойчивости животных к болезням».
4. Ветеринарный энциклопедический словарь. — М.: "Советская Энциклопедия". Главный редактор В.П. Шишков. 1981.
5. Айала Ф., Кайгер Дж. Современная генетика. Том 3. Москва, Мир, 1988 год.