4. Способ снижения инбредной депрессии у пеляди .
Как было показано выше, уже на начальном этапе близкородственного разведения пеляди, при оценке инбредных самок первого и второго поколений инбридинга с исходными семьями ис аутбредным потомством, были выявлены определенные различия между сравниваемыми группами, которые свидетельствовали о проявлении инбредной депрессии (Андрияшева, Черняева, 1985; Черняева, 1986; Черняева, 1987). Наиболее типичными и важными из них были: нарушение соотношения полов с увеличением доли самцов в потомствах, снижение качества икры у инбредных рыб, которое выразилось в пониженной выживаемости эмбрионов и увеличении среди них уродливых зародышей, а также в возрастании вариабельности икринок по размеру, свидетельствующей о пониженном гомеостазе инбредных особей (табл. 5.18).
Таблица 5.18 Последствия инбридинга у пеляди
Таким образом, уже начиная с первого поколения инбридинга у пеляди – объекта, никогда ранее не подвергавшегося селекции, — были выявлены существенные изменения по ряду признаков.
Как и у других рыб, у пеляди влиянию инбридинга в первую очередь подверглись признаки, определяющие приспособленность, в частности, эмбриональная смертность и изменчивость размера икринок, что не только служит показателем пониженного качества икры, но и свидетельствует о нарушении гомеостаза при развитии инбредных особей. Как и у лососевых рыб (Kincaid, 1995), у пеляди в результате инбридинга резко увеличилось количество самцов (1:1,4).
Данные, полученные при изучении последствий близкородственного разведения у пеляди, показывают, что тесный инбридинг при отсутствии селекционной работы может быстро привести к значительному ухудшению продуктивных качеств стад. Важно отметить, что как в инбредных потомствах, так и в стадах беспородной пеляди, в течение нескольких поколений стихийно разводившейся в рыбхозах (Андрияшева, Черняева, 1980; Локшина, 1980), изменились одни и те же признаки – снизилось качество икры, и увеличилась доля самцов (см. табл. 5.18). Эти факты свидетельствуют о том, что одной из основной причин вырождения стад пеляди при ее бесконтрольном разведении можно считать непланируемый инбридинг. на - Для достижения необходимой степени дифференциации линий, которая позволяет получать промышленный эффект при межлинейных скрещиваниях, требуется несколько поколений тесного инбридинга. Однако известно, что по мере увеличения степени инбридинга возрастает и инбредная депрессия, которая может приводить к потере ценных линий из-за их низкой выживаемости и неспособности инбредных особей к дальнейшему размножению.
После выявления типичных проявлений инбредной депрессии у пеляди уже в 1-м поколении братско-сестринского инбридинга для успешного использования инбридинга в селекции пеляди необходимо было разработать способ предотвращения вредных последствий близкородственного разведения. Как известно, величина инбредной депрессии зависит не только от степени инбридинга, но и от направления отбора по адаптивно важным признакам, сопровождающего близкородственное разведение (Lerner, 1954, 1958; Кайданов, 1979). По-видимому, это положение справедливо и для рыб (Андрияшева, Черняева, 1985; Терентьева, 1999).
Использование при формировании линий 2-го и 3-го поколений инбридинга умеренного отбора по одному из таких признаков — относительной плодовитости самок — позволило провести сравнительную оценку влияния отбора по адаптивно важному признаку на инбредные потомства.
Исследование самок из инбредных линий 2-го и 3-го поколений и сравнительная оценка качества их потомства в раннем онтогенезе (Черняева, 1986, 1987; Черняева, Мельникова, 1991) позволили убедиться в эффективности примененного отбора по относительной плодовитости (табл. 5.19).
Таблица 5.19 Влияние отбора по относительной плодовитости на рыбоводно биологические признаки инбредных самок пеляди
Особенно существенное влияние такой отбор оказал на соотношение полов в потомствах 1,, которое в среднем для всех линий составило 1,0:1,4. Эти изменения достигли наибольшей величины (1,0g: 1,73, х?=11,5; p<0,01) в тех потомствах, где при закладке линии использовали самок с пониженной относительной плодовитостью. В случае использования при формировании линии наиболее плодовитых самок соотношение полов в их потомствах не отличалось от нормального (х=0,59 р<0,05).
Не менее значительно повлиял отбор по адаптивному признаку на качество икры инбредных самок и их потомств на ранних стадиях онтогенеза. Так, при выращивании рыб в условиях недостатка корма было отмечено снижение диаметра икринок у самок из линий, заложенных с применением отрицательного отбора по относительной плодовитости (1,78 мм), в то время как у самок из «+» линий размер икринок на «минимальной» среде не снизился (1,84 мм). Отрицательный отбор по адаптивному признаку при закладке линий привел к усилению признаков депрессии: изменчивость икринок по диаметру у самок из «—» линий составила 3,65% и была существенно выше, чем у самок из «+» линий (3,39,%). Среди рыб 1-го и 2-го поколений инбридинга депрессия по количеству уродливо развивающихся эмбрионов в большей степени проявилась в линиях с отрицательным отбором. У самок І, в линиях с «+» отбором количество таких эмбрионов практически не отличалось от контроля, тогда как при «-» отборе оно на 38% превышало уровень, наблюдаемый в аутбредных потомствах.
Аналогичным образом при отборе изменился еще один важный показатель качества сравниваемых потомств — уровень флюктуирующей асимметрии (ФА), отражающий стабильность индивидуального развития и существенно влияющий на выживаемость молоди. Положительный отбор снизил его на 20%, практически сравняв с уровнем ФА в аутбредных потомствах.
Важную роль отбора по адаптивному признаку (относительной плодовитости), которым с 1-го поколения сопровождалось инбредное разведение пеляди, выявило исследование факторов, дифференцирующих инбредные линии, с помощью однофакторното дисперсионното анализа (табл. 5.20). Вклад отбора оценивался по размерно-весовым и репродуктивным признакам у самок из двух пар линий – с «плюс» отбором ис «минус» отбором. Его величина (ря, %) оказалась в большинстве случаев достоверной, но неодинаковой по величине как разных признаков, так и на разном экологическом фоне.
Таблица 5.20 Вклад отбора (р", %) по адаптивному признаку в изменчивость признаков у самок І,
Согласно полученным данным, практически по всем исследованным показателям, в той или иной степени характеризующим приспособленность, обнаружено существенное снижение инбредной депрессии в линиях, при создании которых проводился положительный отбор по относительной плодовитости самок (рис. 5. 10). При этом можно полагать, что режим отбора действует независимо от специализации линий, дифференцируемых путем селекции по ряду рыбоводно-биологических показателей — сроку нереста, качеству икры, плодовитости, скорости роста и т. п. Эти результаты послужили основанием для разработки методических приемов осуществления при близкородственном разведении пеляди специального способа снижения инбредной депрессии (Черняева, Андрияшева и др., 1986).
Таким образом, первые эксперименты по изучению последствий тесного инбридинга у пеляди позволили установить факты, которые могут иметь большое значение как для разведения, так и для практической селекции этого объекта.
Как и у других видов рыб, у пеляди влиянию инбридинга в первую очередь подвергаются признаки, определяющие приспособленность, — в частности, эмбриональная смертность, по величине которой можно судить о качестве икры. Нам удалось выявить ухудшение качества икры у инбредных самок (F=0,25 и F=0,375) по двум показателям: проценту Выживаемости эмбрионов в период начала органогенеза (30-е сутки после осеменения) и вариабельности размера овулировавших икринок. Повышенный у инбредных самок | уровень «внутрииндивидуальной» изменчивости икринок, характеризующий паратипическую компоненту изменчивости (Андрияшева, Черняева, 1978), не только снижает качество икры (Слуцкий, 1980; Казаков, 1982), но и свидетельствует о нарушений онтогенетического гомеостаза при развитии инбредных особей. На нестабильность развития указывает также увеличение эмбриональной смертности при отклонении условий созревания самок от нормы. Таким образом, наиболее типичные признаки инбредной депрессии проявились у пеляди уже в первом поколении инбридинга - снижение гомеостаза развития и увеличение паратипической компоненты изменчивости одного из показателей, связанного с репродуктивной функцией (Lerner, 1954; Ворошилов, 1969).
Рис. 5. 10. Проявление инбредной депрессии у самок І, при разном направлении отбора по адаптивному признаку (показаны значения признаков (Х+2m) в% контроля)
Обнаруженное в инбредных линиях пеляди относительное преобладание численности самцов, возрастающее с увеличением степени инбридинга, может свидетельствовать о большой «чувствительности» этого показателя к тесному инбридингу. Важно подчеркнуть, что положительный отбор по репродуктивным признакам самок приводил к нормализации соотношения полов в их потомстве, а отрицательный – увеличивал численное превосходство самцов до 70%. Подобных результатов при изучении инбридинпау рыб нам не потречалось,
В то же время аналогичные данные получены ранее при исследовании последствий отбора и инбридинга у дрозофилы (Dr. melanogaster): отрицательный отбор по адаптивно важным признакам приводит к преобладанию самцов в инбредных линиях. Положительный отбор поддерживал нормальное соотношение полов, а также способствовал сохранению относительно высокой плодовитости и жизнеспособности на протяжении 300 поколений тесного инбридинга (Кайданов, 1979; Хугуто и др., 1980). Таким образом, известное ранее положение, что степень инбредной депрессии определяется не столько степенью инбридинга, Сколько направлением отбора, сопровождающим близкородственное разведение (Lerner, 1954,1958; Ворошилов, Шишкин, 1969; Кайданов, 1979, 1982), по-видимому, окажется справедливым и для рыб. В этом случае оценки степени инбредной депрессии у разных пород одного и того же вида рыбы будут зависеть еще и от интенсивности селекционной работы с объектом.
Как было показано Л.З. Кайдановым (1982), отбор по адаптивным признакам способствует накоплению супервитальных мутаций, повышающих жизнеспособность инбредных потомств. При этом заметное увеличение жизнеспособности и плодовитости дрозофил, обусловленное очищением линий от полулетальных и субвитальных мутаций, наблюдалось в инбредных линиях через 10-15 поколений отбора (Кайданов и др., 1972; Кирпичникова, Кайданов, 1973). Селекционно-генетические исследования 300 поколений инбредных дрозофил дали возможность сформулировать концепцию о селекции «как о процессе формирования балансированных систем мутаций» (Кайданов, 1982, стр. 26). Это позволило существенно дополнить и уточнить представления о генетических механизмах создания в популяциях компенсационных комплексов генов (Lerner, 1958; Струнников, 1974,1987).
Генетические механизмы действия отбора в популяциях животных изучены пока лишь на немногих модельных объектах, в число которых не входят рыбы. Однако не исключено, что сходные по генетическим последствиям процессы могут проходить под действием стабилизирующей формы отбора и в популяциях рыб. В этом отношении большой интерес для селекции рыб представляет реакция инбредных линий пеляди на положительный и отрицательный отбор по репродуктивным показателями особенно быстрота реакции — исследованный нами адаптивный признак изменился за одно поколение отбора. Найти подход к объяснению этого явления, очевидно, можно, если принять во внимание концепцию гаметической интеграции полигенных систем Л. А. Животовского (1984), согласно которой стабилизирующий отбор формирует полигенную структуру популяции, обеспечивающую повышение приспособленности за счет коадаптированных сочетаний генов в гаметах. При этом одно из важнейших свойств гаметической интеграции — «обусловленность ею высокой отзывчивости популяций на отбор (І. с., стр. 161).