Реферат: Реферат роботи «Застосування ембріогенетичних засобів збереження І використання біорізноманіття в тваринництві України»

РЕФЕРАТ

роботи «Застосування ембріогенетичних засобів збереження і використання біорізноманіття в тваринництві України»

Останнім часом у світі завдяки досягненням ембріологічної генетики дедалі поглиблюється розуміння механізмів диференціації та розвитку організму, вирішуються проблеми широкого використання цінного генетичного потенціалу тварин, збереження генофонду та ін. Серед методологічних підходів ембріологічної генетики, які останнім часом розглядаються як засіб збереження генофондів, особливої уваги заслуговує оцінка життєздатності сперматозоїдів, які вилучають із придатків сім’яників самців різних видів тварин. Такі гамети називаються епідидимальними. Це сучасний генетико-біотехнологічний метод, який доцільно використовувати у відтворенні та селекції сільськогосподарських тварин.

Досягнення сучасної ембріологічної генетики відкривають реальні перспективи для комплексного аналізу раннього ембріогенезу великої рогатої худоби і свиней із використанням епідидимальних сперматозоїдів у системі біотехнологічної селекції та програмах збереження біорізноманіття. На цьому рiвнi біотехнологічної селекції нового змісту набувають дослідження хромосомних перетворень на останніх стадіях ембріогенезу в поєднанні з вибором умов кріоконсервування епідидимальних сперматозоїдів самців, що забезпечують подальше вивчення механізмів реалізації генетичної інформації в процесі індивідуального розвитку.

Біотехнологічні методи відтворення спрямовані на одержання особин з бажаним гено- та фенотипом у разі застосування нетрадиційних способів. Пріоритетним і перспективним методом одержання великої кількості нащадків, високоцінних за певними господарсько-корисними ознаками, є одержання зародків великої рогатої худоби та свиней in vitro (in vitro – поза організмом) з використанням епідидимальних сперматозоїдів, розробці (нові підходи) і удосконаленню якого наразі приділяється велика увага. Зокрема, таким способом можна одержувати епідидимальні сперматозоїди високоцінних плідників вітчизняної та зарубіжної селекцій. Тому доцільно організувати одержання від них епідидимальних сперматозоїдів наприкінці їхнього природного використання. Після втрати плідниками відтворювальної здатності, їх епідидимальні сперматозоїди зберігають біологічну повноцінність. Організація штучного осіменіння корів і телиць кріоконсервованими епідидимальними сперматозоїдами високоцінних плідників забезпечить додаткове отримання потомків, які є носіями цінних комплексів генів.

Наразі набуває особливої актуальності збереження генетичного матеріалу від тварин м’ясного напряму продуктивності. Останнім часом осіменіння корів та телиць у м’ясному скотарстві переважно відбувається природнім шляхом, а штучне осіменіння використовується обмежено. Недостатньо налагоджене одержання спермопродукції від плідників. Тому є вагомі підстави для того, щоб налагодити одержання епідидимальних сперматозоїдів від плідників, які використовуються в племінних стадах.

Суттєво, що метод кріоконсервуваня сперматозоїдів генетично цінного плідника забезпечує отримання не тільки еякульованих, а і епідидимальних та тестикулярних сперматозоїдів, що дозволяє зберігати додатковий генетичний матеріал плідника.

Разом із розробленим останнім часом способом кріоконсервування сперматодозоїдів, вилучених із придатків сім’яників забитих генетично цінних бугаїв і кнурів різного напрямку продуктивності, метод запліднення in vitro забезпечує ефективний розвиток in vitro ембріонів великої рогатої худоби та свиней придатних для нехірургічної трансплантації (12,0 % та 23,5 %, відповідно). Це дозволяє суттєво підвищити генетичний прогрес у тваринництві.

Епідидимальні сперматозоїди є також потенційним джерелом цінного генетичного матеріалу самців особливо зникаючих видів, що є дуже важливим в разі подальшого відтворення унікальної породи. Одержання ембріонів ссавців in vitro також є одним із найважливіших етапів у програмах з клонування, отримання трансгенних тварин, а також кріоконсервування генетичних ресурсів. Одержані in vitro зиготи і зародки в разі використання епідидимальних сперматозоїдів доцільно застосовувати в генно- та ембріоінженерних дослідженнях сільськогосподарських тварин. Також виникають труднощі під час одержання зародків на певних стадіях розвитку від живих тварин, в зв’язку з необхідністю хірургічного втручання. Для успішної реалізації всіх вищеперелічених програм, які є робочими інструментами при конструюванні генотипів високопродуктивних сільськогосподарських тварин, необхідно створити оптимальні умови кріоконсервування епідидимальних сперматозоїдів самців, які забезпечать біологічну повноцінність гамет після розморожування.

Хоча від моменту першого повідомлення про народження життєздатного потомства у результаті трансплантації ембріонів, одержаних методом дозрівання та запліднення ооцитів великої рогатої худоби in vitro, минуло більше 20 років, результативність даного методу залишається все ще досить низькою й дорівнює 45 - 60 % доімплантаційних ембріонів у кращих лабораторіях світу (O'Doherty E. M. е.а., 1997; Smorag Z., Gogol P., Kusnetsov V., 1998; Kruip T. A. M., 1998; Thompson J.G.,1999). Це може бути зумовлено тим, що для осіменіння яйцеклітин поза організмом було використано еякульовані кріоконсервовані сперматозоїди, що містили сім’яну плазму. Вирішення цієї проблеми можливе через удосконалення методу одержання ембріонів in vitro в разі використання епідидимальних сперматозоїдів, які не містять сім’яної плазми. Доведено, що видалення сім’яної плазми перед заморожуванням сперматозоїдів бугая значно покращує ефективність запліднення поза організмом.

В результаті проведеної науково-дослідної роботи доведено, що гіпобіотичний стан та збереження цілісності акросоми епідидимальним сперматозоїдам кнурів забезпечує середовище «Androstar» і температура +4ºС. Такі умови дозволяють запобігти деструктивним змінам гамет і забезпечити їх виживаність не менше 10 діб із середнім значенням активності 3,5 бали.

Ці результати відповідають кращим результатам, одержаних нині у провідних лабораторіях світу, які працюють у даному напрямі. Разом із тим, запропонований спосіб кріоконсервування епідидимальних сперматозоїдів ґрунтується на якісному стерильному вилученні гамет тварин із хвостової частини придатка сім’яника (епідидиміс), їх розрідженні середовищем „Біоконсан” (автор. свідоцтво №82839 Держкомвинаходів СРСР), доповненим 10% гліцерину і 10% жовтка курячого яйця та заморожуванні у формі відкритих гранул. Перевагами запропонованого методу є якісне вилучення сперматозоїдів тварин із хвостової частини епідидиміса після доставки сім’яників, їх заморожування у формі відкритих гранул, яке виключає негативний вплив на життєздатність гамет тривалого транспортування (до 3 діб) сім’яників, простота у виконанні і застосуванні. Цим зумовлена ефективність методу.

Крім експериментальних досліджень, епідидимальні сперматозоїди використовуються для збереження генофонду тварин у функціонуючому банку генетичних ресурсів, якому був присвоєний статус національного надбання Постановою Кабінету Міністрів України від 19.08.02, № 472-р.

Показана можливість використання свіжовилучених і кріоконсервованих епідидимальних сперматозоїдів бугаїв для одержання зародків великої рогатої худоби in vitro. Вперше проведено порівняльний аналіз ефективності запліднення і дроблення яйцеклітин, розвитку зародків поза організмом на доімплантаційних стадіях в разі використання епідидимальних сперматозоїдів. Ефективність отримання зародків великої рогатої худоби таким способом та проведена порівняльна оцінка використання різних типів сперматозоїдів бугаїв не має аналогів в Україні і відомих зарубіжних дослідженнях.

Цитоплазматична краплина на еякульованих сперматозоїдах плідників ідентифікується рідко і її наявність вказує на прискорений сперматогенез в епідидимісі (Данилова Л.В., 1983). Нами встановлено, що всі епідидимальні сперматозоїди кнурів містять цитоплазматичну краплину. Доведена відсутність негативного впливу присутності у еякульованих сперматозоїдах бугаїв цитоплазматичної краплини на ефективність штучного осіменіння корів (Наук В.А., 1991). Цитогенетичним контролем розвитку ембріонів свиней in vitro доведено, що наявність залишку сперматидної цитоплазми на хвостиках епідидимальних сперматозоїдах кнурів не має негативного впливу на формування зародків поза організмом. Такі сперматозоїди забезпечують запліднювальну здатність яйцеклітин на рівні 58,5 %, одержання роздроблених ембріонів не нижче 42 %. Ефективність отримання повноцінних зародків в разі використання вищезгаданих гамет не поступається відомим зарубіжним аналогам, подібні дослідження в Україні не проводяться.

Відомо, що постембріональний розвиток кнурів характеризується інтенсивним ростом статевих залоз і закінченням його у 10 – 12-місячному віці, а фізіологічне старіння кнурів відбувається у віці 5 – 6 років. Відмічено специ­фічні вікові особливості сперматогенезу і спермопродукції у кнурів, які тісно пов’язані з віковими анатомо-фізіологічними, біохімічними та функціональ­ними змінами статевих залоз і нейро-гуморальною віковою регуляцією цих процесів. Враховуючи перспективність використання епідидимальних гамет ссавців для новітніх біотехнологій і збереження генофонду доведено вплив віку кнурів-донорів (2 та 4 роки) на ефективність вилучення епідидимальних сперматозоїдів з наступним їх кріоконсервуванням. Встановлено, що рухливість свіжоотриманих епідидимальних сперматозоїдів залежно від віку складає 6 і 8 балів. В разі розрідження суспензій епідидимальних сперматозоїдів від 2- та 4-річних кнурів не було відмічено різниці у рухливості і виживаності сперматозоїдів після розморожування (2 бали, 4 год.). За результатами цитогенетичного аналізу встановлено, що рівень формування зигот був на 5,1% вищим в разі використання гамет 2-річного кнура (61,2%), ніж 4-річного, але розвиток ембріонів до стадії ранньої морули був на 1,3% вище, коли для осіменіння яйцеклітин брали гамети 4-річного плідника, порівняно із 2-річним. Це свідчить про те, що гамети 4-річних кнурів більш життєздатні і забезпечують більш позитивний вплив на формування зародків свиней in vitro на пізніх передімплантаційних стадіях розвитку. Застосування методу кріоконсервування епідидимальних сперматозоїдів можна використовувати для удосконалення сучасних біотехнологічних розробок, збереження генофонду генетично цінних тварин від яких є проблемним зажиттєве одержання біологічного матеріалу.

Автором роботи “Застосування ембріогенетичних засобів збереження і використання біорізноманіття в тваринництві України” розроблено теоретичні й практичні аспекти комплексного аналізу раннього ембріогенезу великої рогатої худоби і свиней з використанням епідидимальних сперматозоїдів у системі біотехнологічної селекції та програмах збереження біорізноманіття. Інтенсивне впровадження в практику селекційної роботи з великою рогатою худобою в господарствах України запропонованої нової технології використання кріоконсервованих епідидимальних сперматозоїдів забезпечує економічний ефект на рівні 124325,6 грн. на рік.

Результати досліджень за темою роботи опубліковано у провідних фахових виданнях України, зокрема в 5 статтях у наукових журналах, 3 збірниках наукових праць та 4 матеріалах і тезах конференцій. Всього опубліковано 12 друкованих праць і одержано один патент на корисну модель.

Ряд важливих наукових результатів досліджень, які отримані в ході виконання роботи “Застосування ембріогенетичних засобів збереження і використання біорізноманіття в тваринництві України” застосовується у вищих учбових закладах України. В навчальних процесах Національного університету біоресурсів і природокористування України використовуються матеріали щодо оцінки ембріонального розвитку великої рогатої худоби в умовах in vitro в разі використання епідидимальних сперматозоїдів бугаїв. В навчальних курсах Інституту природничо-географічної освіти та екології Національного педагогічного університету ім. М. Драгоманова використовуються нові наукові дані щодо закономірностей ембріогенезу великої рогатої худоби та свиней за умов запліднення яйцеклітин in vitro епідидимальними сперматозоїдам. В навчальних процесах Національного технічного університету «Київський політехнічний інститут» застосовано експериментальні дані щодо особливостей епідидимальних сперматозоїдів кнурів за різних температурних режимів їх зберігання.


____________________ О.В. Щербак