4. Выживаемость эмбрионов.
Изучение эмбриональной смертности рыб и, в частности, анализ различных факторов, влияющих на этот показатель при их искусственном разведении, представляют большой практический интерес, так как найбольшая гибель рыб происходит в основном на самых ранних этапах онтогенеза. Традиционными направлениями исследований в этой области является изучение влияния различных абиотических факторов среды на выживаемость эмбрионов, а также анализ влияния возраста и физиологического состояния производителей на качество потомства в период эмбрионального развития. Обширные сведения по этим вопросам найболее подробно представлены в монографии В.Н. Жукинского (1986).
В то же время важному вопросу – о влиянии на жизнеспособность потомства индивидуальных особенностей самок и самцов — уделено незаслуженно мало внимания (Слуцкий, 1971а; Зонова, 1974а; Мантельман, 1982). Так же единични данные по исследованию влияния генотипов производителей на выживаемость икры и личинок (Ayles, 1974; Kanis et al., 1976; Riddell et al., 1981).
При проведении селекционных работ с различными видами рыб изучение выживаемости эмбрионов может быть использовано и для селекционно-генетической оценки самок по качеству икры (Слуцкий, 1971а, б, 1973б, в; Зонова, 1974а, б; Мантельман, 1976).
Рис. 3.4. Изменчивость выживаемости эмбрионов в индивидуальных потомствах
Наиболее объективную оценку качества икры может дать определение способности яйцеклетки к оплодотворению и нормальному развитию. Для этой цели у сиговых рыб можно использовать несколько способов (Мантельман, 1976, 1978): 1) определение процента развития, отражающего количество развивающихся на данной стадии эмбрионов, которое устанавливается по соотношению в пробе живых и мертвых зародышей, 2) определение процента оплодотворения по количеству оплодотворенных яйцеклеток, выявляемых по наличию хромосом в клетках бластодиска 3-5-суточных эмбрионов. Этот метод дает более точную оценку, чем общепринятое определение процента оплодотворения по нарушению дробления (Мантельман, 1973). В соответствии с различными методическими подходами в первом случае судят о качестве икры по выживаемости эмбрионов, а во втором — по способности яиц к оплодотворению. Согласно мнению И. И. Мантельман (1976,1978), процент развития, устанавливаемый во время массовой гибели неоплодотворенной икры (у большинства самок пеляди на 25-30-е сутки), приближенно соответСтвует проценту оплодотворения и определяет основной подход икры за время инкубации.
Повторяемость. Для изучения влияния генетических особенностей производителей на потомство у пеляди в 1973-1979 гг. было проведено 13 серий полных диаллельных скрещиваний и исследована эмбриональная смертность в 164 индивидуальных потомствах (18 x 18). Для скрещиваний ежегодно использовали одновозрастных самок и самцов, выращиваемых в одном пруду. При обработке полученных данных применяли двухфакторный дисперсионный анализ, позволяющий определить относительную долю влияния самок, самцов и их сочетаемости на исследованные показатели потомства.
Как выявила оценка выживаемости эмбрионов в исследованных потомствах, независимо от возраста самок этот признак варьирует от 50 до 98%, составляя в среднем 83,0%. Коэффициент вариации высокий — 56,7%. Кривая распределения самок по выживаемости эмбрионов близка к нормальной, хотя имеет небольшую асимметрию (рис. 3.4). Диапазон изменчивости этого признака в наших опытах оказался таким же, как и при исследованиях самок из различных маточных стад пеляди (Мантельман, 1978,1980), но значительно ниже, чем у радужной форели (Галкина, 1967) и карпа (Зонова, 1974а, б; Рязанцева и др., 1981). -
Статистический анализ результатов опытов 1973–1975 гг., в которых выживаемость эмбрионов оценивали по проценту развития, показал достоверность влияния изучаемых факторов почти во всех сериях скрещиваний, что позволило рассчитать долю влияния каждого фактора (табл. 3.9).
Согласно данным дисперсионного анализа, преобладающее влияние на жизнеспособность потомства у пеляди оказывают самки. Влияние их было максимальным (0,7-0,9) в скрещиваниях No 1,2,3,5 и 8, однако в опыте No 4 не менее сильным оказалось влияние самца (0,8), ав некоторых скрещиваниях (No 1,7,9) проявился эффект взаимодействия, показывающий, что влияние сочетаемости родительских пар может достигать 0,2-0,3. Вклад случайных факторов, отражающий различия между Повторными наблюдениями, во всех сериях опытов был минимальным – не более 0,1. Сходные результаты получены и при изучении воздействия производителей на оплодотворяемость икры: в трех скрещиваниях из четырех преобладающим было влияние самок (0,39-0,68), роль самцов невелика. Особенно сильно и во всех сериях опытов, где исследовали процент оплодотворения, проявился эффект взаимодействия, достигаю щий 0,2-0,7. щий 0,2-0,7.
Таблица 3.9 Дисперсионный анализ выживаемости эмбрионов при - диаллельных скрещиваниях пеляди
В некоторых сериях скрещиваний удается проследить, как проявляется воздействие того или иного фактора (табл. 3.10). Так, в скрещивании No2, где доля влияния самок составила 0,91, различия между потомствами разных самок (среднее по самкам) достигает 10% при практически одинаковом проценте развития в потомствах от разных самцов (среднее по самцам). В скрещивании No 4, в котором преобладающим оказалось влияние самцов (0,8), различия в выживаемости между потомствами разных самок имеются, но они меньше, чем различия между потомствами от разных самцов. Этот результат обусловлен, по-видимому, присутствием в данной серии скрещиваний как самца-«улучшателя» (No4), так и «ухудшателя» (No 1). По данным скрещивания No 1 можно проследить результат благоприятной сочетаемости производителей (доли взаимодейСтвия — 0,24): потомства 2-й самки и 3-го самца, а также 3-й самки и 1-го самца, которые отличались наиболее высокой жизнеспособностью.
Как благоприятное, так и неудачное сочетание родительских пар можно было обнаружить на фоне хорошего рыбоводного качества икры (84,6%, скрещивание No7) и при более низком уровне жизнеспособности эмбрионов (76,5%, скрещивание No 9). Не исключено, таким образом, что сочетаемость производителей по выживаемости эмбрионов легче выявить при увеличении числа самок и самцов в одной серии скрещиваний.
Таблица 3.10 Выживаемость эмбрионов пеляди (%) в некоторых диаллельных скрещиваниях
По-видимому, эффект взаимодействия, так же как и доля влияния самок и самцов, не зависит от уровня выживаемости эмбрионов в данной серии опытов. Как показало сопоставление среднего процента развития и доли воздействия изучаемых факторов, влияние самок может быть преобладающим при высокой выживаемости эмбрионов (>85%, скрещивания No2,3), при среднем проценте развития (84-85%, скрещивания No5,8) и при пониженном качестве икры (< 75%, скрещивание No 1). Однако в одном скрещивании (No4) на фоне высокой выживаемости эмбрионов влияние самки оказалось минимальным (0,17), а самца – необычайно высоким (0,8). В то же время при анализе полученных данных не вызывает сомнения тот факт, что участие в скрещивании хотя бы одной самки, отличающейся пониженным качеством икры, является основной причиной большой доли влияния самок в такой серии опытов. Аналогичная ситуация с самцом наблюдается очень редко, так как использование визуально нормальной спермы (в отличие от визуально нормальной икры, Мантельман, 1978), очевидно, во всех случаях гарантирует нормальное оплодотворение.
Таблица 3.11 аналар Уровень генотипического разнообразия по оплодотворяемости икры, выживаемости и размеру эмбрионов у пеляди по данным диаллельных скрещиваний
Таким образом, наблюдаемая неоднозначность результатов отдельных серий диаллельных скрещиваний в отношении доли влияния самок или самцов является, на наш взгляд, естественным следствием случайных событий – участия в данном скрещивании производителей, икра и сперма которых в разной степени различаются по оплодотворяющей способности. Расчет ошибки выборочных значений доли влияния каждого фактора (Becker, 1967; Животовский, 1976,1979) показал, что такие точечные оценки не достигают достоверных значений в связи с малым числом градаций изучаемых факторов — количества самок и самцов в одной серии опытов (df=2 или 3). Чтобы получить генеральный показатель силы влияния, мы объединили данные, полученные по всем скрещиваниям за ряд лет, путем взвешивания выборочных значений варианс, так как критерий однородности дисперсий Бартлета (Снедекор, 1961) свидетельствовал о том, что варьирование средних квадратов в разных сериях опытов не выходило за пределы случайного (х? =10,7; х2 =10,8; х? =8,6; хооѕ=21,0). Это позволило значительно увеличить число градаций изучаемых факторов и общее число наблюдений (табл. 3.11). Расчет ошибок показал, что определенный по совокупности всех опытов показатель силы влияния может служить популяционной характеристикой данного признака. Аналогичным образом были обработаны экспериментальные данные за 1977-1979 гг., полученные при исследовании оплодотворяющей способности гамет. Бил — Напомним, что оценка доли воздействия изучаемых факторов в наших опытах проведена на основании разложения вариансы на компоненты, связанные с влиянием пенотипай преды, которые были выделены из ожидаемых значений средних квадратов. В связи с этим оценки, полученные при анализе диаллельного комплекса, представляют собой коэффициенты внутриклассовой корреляции и могут быть использованы в качестве максимальной меры для оценки уровня генотипического разнообразия исследованных признаков (Becker, 1967; Васильева, 1969; Рокицкий и др., 1977). Таким образом, наши данные свидетельствуют о значительном разнообразии самок пеляди по признаку «выживаемость эмбрионов» (0,69) и очень небольшом (0,13) разнообразии самцов. По способности к оплодотворению самки различаются также существеннее (0,45), чем самцы (0,06). Сочетаемость родительских пар четко проявилась по оплодотворяющей способности (о? =0,42) и оказалась несущественной по выживаемости эмбрионов, завершивших гаструляцию (0,11).
Различия, обнаруженные между самками и самцами в отношении доли влияния на жизнеспособность потомства, указывают на наличие значительного материнского эффекта по исследованным признакам. Принято считать, что влияние матери на потомство имеет как генетическую, так и паратипическую обусловленность (Kanis et al., 1976; Мантельман, 1978,1982; Riddell et al., 1982). Проявление материнского эффекта по величине эмбриональной смертности у рыб определяется некоторыми биологическими особенностями изучаемых признаков, которые могут иметь непосредственное отношение к селекционно-генетической оценке качества потомства в период эмбрионального развития. улмурадове на в У пеляди, как и у других объектов разведения, эмбриональная смертность в значительной степени зависит от определенных нарушений биотехники воспроизводства. Количество неспособных к оплодотворению яиц у отдельных самок пеляди может увеличиваться как за счет несвоевременного получения от них икры, так и вследствие неудовлетворительных условий содержания производителей, которые приводят к нарушению гаметогенеза (Мантельман, 1978). И хотя нарушения биотехники разведения рыб, несомненно, сказываются не только на качестве икры, но и на качестве спермы, они могут реализоваться в потомстве главным образом через самок. Действительно, при получении потомства все неспособные к оплодотворению яйцеклетки, встречающиеся в разном количестве у разных самок (дегенерирующие, набухшие в теле самки, недозрелые или перезрелые), попадают в число погибших уже в первые 10-15 дней. Нежизнеспособные же спермии не могут существенно повлиять на выживаемость эмбрионов, так как из-за их высокой концентрации (у пеляди 7,2-7,6 млн/мм2) даже при 70-80% неактивных спермиев в эякуляте количество подвижных оказывается недостаточным для оплодотворения всех готовых к этому яйцеклеток. Отсюда следует, как минимум, два вывода: 1) влияние самок на выживаемость эмбрионов на ранних стадиях развития в принципе всегда значительно больше, чем влияние самцов (в этом, на наш взгляд, состоит «механизм» материнского эффекта) и 2) генотипическое разнообразие самок по оплодотворяемости икры и выживаемости эмбрионов может быть значительно завышено за счет неучтенных влияний среды на процесс созревания и овуляцию.
В связи с тем, что исследуемые стада ендырcкoй пеляди, представляющие выборку из панмиктической популяции оз. Ендырь, можно рассматривать как равновесные системы, полученные при диаллельном анализе значения выборочных варианс были использованы для оценки отдельных компонентов генетической вариансы. Согласно генетической модели диаллельного эксперимента (Becker, 1967), при этом возможно выделить аддитивный (о?) и неаддитивный (о?) компоненты генотипической вариансы, а также учесть смещение выборочных значений (о?.) и (о) за счет материнского эффекта (о?) и эффектов общей среды (о?).
Как показал такой анализ, результаты оценки различных компонентов генотипической вариансы в разных сериях скрещиваний имели в основном сходную величину (см. табл. 3.9). Исключение может составлять скрещивание No4, где наблюдался более высокий аддитивный компонент (44%) и пониженный (31%) – материнский эффект, по-видимому, за Счет проявления в этом скрещивании необычно большого влияния самцов (табл. 3.12).
Таблица 3.12 Состав генотипической вариансы (о?.) при диаллельных скрещиваниях пеляди
В опытах No 7 и 9 в связи с большим эффектом взаимодействия (0,32-0,60) можно отметить соответствующее смещение неаддитивного компонента до 43-48% и уменьшение доли материнского до 28-37%. Средние значения полученных оценок свидетельствуют о том, что селективная ценность эмбриональной выживаемости действительно невысока – аддитивный компонент составляет только 13% от общего уровня генотипического разнообразия по оплодотворяемости икры и 21% по выживаемости в раннем эмбриогенезе. На долю материнского эффекта приходится около половины генотипической вариансы (41-52%), роль неаддитивных компонентов наиболее велика для оплодотворяющей способности (42%) и менее существенна для выживаемости эмбрионов (24%), которая на ранних этапах эмбрионального развития, по-видимому, в большей степени определяется индивидуальными особенностями самок. Смещение выборочных значений варианс за счет общей среды было по этим признакам минимальным – в среднем не превышало 3-5%.
Экспериментальные данные, полученные нами при анализе 13 серий диаллельных скрещиваний пеляди, в целом соответствуют сведениям, известным для других видов рыб. Исследователи, проводившие диаллельные скрещивания на карпе (Зонова, 1974a) и на пеляди (Мантельман, 1982), пришли к выводу о преобладающем влиянии самок на выживаемость потомства в эмбриогенезе, не проводя аналогичных расчетов и пользуясь методом Н. А. Плохинского (1966). В настоящее время корректное определение влияния генотипов самок и самцов на выживаемость эмбрионов проведено только на некоторых видах лососевых рыб (Ayles, 1974; Kanis et al., 1976). Использовав иерархическую схему дисперсионного анализа, Е. Канис с сотрудниками показали, что наследуемость выживаемости икры (до стадии пигментации глаз) при расчете по о”, оценивающей в таком комплексе в основном аддитивный компонент, составляла 0,05-0,08. Определенная по вариансе самок эта величина была значительно выше – 0,51 (при колебаниях от 0,41 до 0,86) и не использовалась этими авторами в качестве оценки селекционных возможностей данного признака.
Наличие значительного материнского эффекта по эмбриональной смертности у рыб позволяет, на наш взгляд, использовать значения коэффициента внутриклассовой корреляции только для оценки уровня генотипического разнообразия самок по качеству икры. Согласно данным диаллельного анализа, в стадах ендырcкoй пеляди он оказался весьма значительным (0,69). При использовании другого методического подхода – расчета коэффициента повторяемости на основании определения качества икры у 22 одних и тех же самок в смежных нерестовых сезонах — были получены такие же значения r=68+0,21.