Криоконсервация эмбрионов.

Эффективность трансплантации эмбрионов крупного рогатого скота во многом определяется условиями хранения зигот. Самым эффективным и перспективным методом консервации эмбрионов является их глубокое заморахивание (криоконсервация) в жидком азоте при температуре -196 градусов. Разработка метода долговременного хранения криоконсервированных эмбрионов значительно расширяет возможности трансплантации. Только в этом случае она может быть надежной биотехнологической основой селекционной программы.

Долговременное хранение глубокозамороженных эмбрионов имеет ряд преимуществ. Отпадает необходимость в содержании больших стад или групп реципиентов, так как пересадки могут быть проведены в любое время независимо от сроков взятия эмбрионов от доноров, что существенно повышает рентабельность трансплантации. Кроме того, криоконсервация эмбрионов позвозяет создавать эмбриобанки от генетически ценных животных, а также сохранять генофонд редких и исчезающих пород и транспортировать эмбрионы в любые страны мира. По оценке специалистов криоконсервация эмбрионов экономически оправдана, она исключает генетический дрейф, т.е. изменение частоты генов в популяции, вызванные случайными причинами.

При соблюдении правильной биотехнологии выживаемость эмбрионов составляет 90%, а стельность коров-реципиентов после нехирургической пересадки находится в пределах 50-55%. Однако нередко в производственных условиях при несоблюдении технологии замораживания-размораживания выживаемость эмбрионов уменьшается, что существенно снижает рентабельность криоконсервации. Обосновано, что использование метода криоконсервации эмбрионов в производственных условиях является рентабельным только в том случае, если выживаемость эмбрионов после размораживания будет не менее 80%, а процент стельности коров-реципиентов составит 55-60%.

По принятой в России технологии, эмбрионы замораживают с применением автоматических устройств, обеспечивающих регулирование скорости охлаждения в заданных режимах. Эмбрионы замораживают в пробирках 50x6 мм или в ампулах вместимостью 1 мл. В пробирку или ампулу вносят 1-4 эмбриона от одного донора и 0.4 мл раствора криопротектора (1.5 М ДМСО или 10%-ный раствор глицерина). Ампулы перед замораживанием запаивают на пламени газовой горелки. Ампулы или пробирки маркируют, затем охлаждают с 20 до -6 градусов со скоростью 1 градус в минуту, проводят кристаллизацию, охлаждение со скоростью 0.3 градуса в минуту и погружают в жидкий азот. Применяется также и другой режим: охлаждение от -7 до -35 градусов со скоростью 0.3 градуса в минуту; от -35 до -38 градусов со скоростью 0.1 градус в минуту и погружение в жидкий азот. Оттаивание эмбрионов производится на водяной бане с температурой 25 или 37 градусов в течение 10-12 секунд. Для хранения и транспортировки замороженных эмбрионов используют сосуды Дьюара различных типов.

Практика криоконсервации эмбрионов крупного рогатого скота свидетельствует о том, что на выживаемость эмбрионов существенное влияние оказывает не только технология глубокого замораживания и оттаивания, но и их качество и стадия развития. Для успешной криоконсервации следует отбирать эмбрионы без морфологических нарушений, находящиеся на стадиях поздней морулы или ранней бластоцисты.

Необходимость отбора эмбрионов диктуется еще и тем обстоятельством, что у 10% из них обнаруживается неправильное развитие, а при криоконсервации повреждаются в среднем еще 25% клеток бластоцисты. Такие эмбрионы испытывают большую редукцию интактных бластомеров, вследствие чего переживаемость и дальнейшее развитие после замораживания и оттаивания существенно нарушаются.

Таким образом, соблюдение правильной биотехнологии криоконсервации и пересадки эмбрионов позволит обеспечить стельность реципиентов на том же уровне, что и при пересадке свежеполученных эмбрионов. Вместе с тем метод криоконсервации в будущем может быть существенно упрощен, или вообще можно будет отказаться от удаления криопротектора и пересаживать эмбрионы реципиентам непосредственно после оттаивания без дальнейших манипуляций. По прогнозу специалистов, криоконсервированные эмбрионы могут храниться десятки и сотни лет.

Влияние трансплантации эмбрионов на генетический прогресс популяции.

Создание банков глубокозамороженной спермы и разработка методов искусственного осеменения позволили существенно увеличить интенсивность отбора быков и повысить точность оценки их племенной ценности. На базе интенсивного использования генетически ценных быков-производителей с применением искусственного осеменения коров глубокозамороженной спермой темпы селекции в популяции по сравнению с обычными увеличиваются в 2-3 раза.

В то же время генетический вклад в прогресс селекции матерей быков почти в два раза ниже вклада отцов быков. Это объясняется низкой интенсивностью селекции матерей быков и ненадежной оценкой их племенной ценности из-за получения небольшого числа потомков. Эти ограничения и призвана частично снять трансплантация эмбрионов. В настоящее время при использовании трансплантации эмбрионов от одной генетически ценной коровы можно получать двадцать телят, используя малоценных реципиентов.

Однако нередко возникает вопрос о влиянии реципиента на эмбриональное и постэмбриональное развитие трансплантата. Прямое генетическое влияние на эмбрион реципиент не оказывает, так как пересаженная зигота представляет сформированный генотип, состоящий из гаплоидных наборов хромосом истинных родителей. Отсутствие прямого генетического влияния реципиента на эмбрион подтверждают межпородные и межвидовые пересадки зигот, а также иммуногенетические исследования. В то же время, могут быть вызваны модификации трансплантата, т.е. ненаследственные изменения признаков, обусловленные влиянием организма реципиента во время стельности. В отличие от мутаций, модификации по наследству не передаются. При этом нужно иметь в виду, что характер и степень фенотипических изменений определяются генотипом эмбриона.

В статье Schaeffer, L.R приведены интересные результаты, полученные при моделировании селекции молочного скота. В основе использованной модели, в которую были заложены данные о 2000 коров племенного центра, получены следующие параметры:

доля выбракованных коров по болезням 20%;

доля выбракованных коров по продуктивности 10%

доля репродукции 30%

доля коров, непригодных для трансплантации эмбрионов 20%

цель селекции - выход молочного жира 150 кг

наследуемость 0.3

фенотипическое отклонение 35 кг

генетическое превосходство первотелок 2 кг

генетическое превосходство быков 20 кг

Дополнительный генетический прогресс за генерацию на основе применения трансплантации эмбрионов показан в нижеприведенной таблице:

Стельность, %

Число эмбрионов

 

				4 5 6 7 8 9 10
50 a	13.1	13.6	14.0	14.3 14.6 14.8 14.9 15.1 15.2 15.3
b	10.8	10.8	10.8	10.8 10.8 10.8 10.8 10.8 10.8 10.8
c	21.3	25.9	28.8	31.9 34.2 36.0 37.5 38.8 39.9 40.9
60 a	13.5	14.0	14.4	14.8 15.1 15.4 15.6 15.7 15.9 16.0
b	10.8	10.8	10.8	10.8 10.8 10.8 10.8 10.8 10.8 10.8
c	25.0	29.6	32.8	36.6 39.4 41.6 43.5 45.1 46.5 47.7
70 a	13.7	14.3	14.8	15.3 15.7 16.0 16.2 16.4 16.6 16.7
b	10.8	10.8	10.8	10.8 10.8 10.8 10.8 10.8 10.8 10.8
c	26.8	32.4	36.6	41.1 44.5 47.2 49.4 51.3 52.9 54.4

Обозначение:

a - генетический прогресс при трансплантации эмбрионов;

b - генетический прогресс без трансплантации эмбрионов;

c - превосходство a над b, выраженное в процентах.

Из анализа данной таблицы видно, что с увеличением пригодных для трансплантации эмбрионов и повышением процента стельности коров, генетический прогресс возрастает. Однако, этот процесс происходит нелинейно.

В этой же статье приведены данные по генетическому сдвигу молочной продукции при разных методах воспроизводства и селекции молочного скота. При этом сравнивались результаты общепринятой программы селекции, результаты трансплантации эмбрионов, и результаты трансплантации эмбрионов при интенсивном отборе быков. Результаты показаны в нижеприведенной таблице:

Программа селекции

Племенные категории животных

Общий генетич. прогресс, кг/год

 

 

Традиционная, с применением искусств. осеменения:
доля отселект. %
интенсивность отбора	2.53	1.400	1.985	0.195 94.3
Трансплантация эмбрионов, искусственное осеменение:
доля отселект. %
интенсивность отбора	2.53	1.400	2.660	1.755 124.8
Трансплантация эмбрионов, искусственное осеменение, интенсивный отбор быков:
доля отселект. %
интенсивность отбора	2.420	2.420	2.660	1.755 148.2

 

Примечание: предусматривается получение 10 телят от одного донора в год; общий интервал между поколениями 22 года (Iоб=5, Iок=5, Iмб=6, Iмк=6); точность оценки племенной ценности: rоб=0.8, rок=0.8, rмб=0.6, rмк=0.6.

Из приведенных данных видно, что генетический прогресс по молочной продуктивности существенно повышается при использовании трансплантации эмбрионов, увеличивающей интенсивность селекции по материнской линии, особенно среди матерей быков. Использование трансплантации позволяет повысить темпы генетического прогресса с 94.3 до 124.8 кг молока в год, т.е. на 32%. Вместе с тем, при повышении интенсивности селекции быков-производителей в сочетании с использованием трансплантации эмбрионов, генетический прогресс повышается до 148.2 кг молока в год, т.е на 57%.

 

Трансплантация эмбрионов занимает прочное место в современных программах селекций. Метод трансплантации вместе с искусственным осеменением рассматривается как основа современной биотехнологии воспроизводства высокопродуктивных племенных животных, несмотря на относительно высокий уровень затрат при использовании этого метода. В настоящее время в России производится ежегодно более десяти тысяч эмбриопересадок, в будущем же планируется получать методом трансплантации не менее 25-30 тысяч телят ежегодно. Новые методы биотехнологии, по мнению ученых, в будущем приведут к коренному изменению в воспроизводстве и селекции крупного рогатого скота.

 

 

Список использованной литературы.

 

Завертяев Б. П. Биотехнология в воспроизводстве и селекции крупного рогатого скота. Л. «Агропромиздат», 1989.

Прокофьев М. И. Регуляция размножения сельскохозяйственных животных.

Л., «Наука», 1983.

Чернева И. Р. Лекции по биотехнологии и пересадке эмбрионов. Московская ветеринарная академия им. Скрябина, 1997.