1. Направления селекции и методы отбора.
Отбор по сроку нереста. Как показали результаты селекционно-генетического исследования сроков нереста самок, высокая гетерогенность маточных стад по этому признаку, очевидно унаследованная от природной популяции оз. Ендырь, сохранилась в условиях искусственного воспроизводства (Андрияшева, 1978а, 1980). Это дало возможность использовать обнаруженную особенность как основу для селекции при разведении пеляди вне ареала. Отбор самок по сроку созревания был начат в Гендырском стаде (рис. 4.1).
Напряженность отбора была невысокой — для получения потомства от поздносозревающих рыб было отобрано 15-20% самок, нерестившихся позднее тех, которые составляли модальный класс второй нерестовой группы. Отбор производился на основании индивидуальных показателей каждой самки за несколько лет с учетом их относительной плодовитости и выживаемости эмбрионов. На племя было оставлено потомство тех поздносозревающих самок, которые отличались хорошими репродуктивными качествами.
В 1974 и 1975 гг. от пяти лучших «поздних» самок были заложены линии (каждая самка скрещивалась с одним самцом), а в 1977–1979 гг. проведена индивидуальная оценка по сроку созревания пяти потомств этих поздносозревающих самок. Оказалось, что в течение трех нерестовых сезонов, различающихся по температурным условиям, все самки (260 особей) нерестились во второй половине сезона, при этом кривая распределения самок по сроку созревания была одновершинной (рис. 4.2). Потомство «поздних» самок полностью сохранило дистанцию, которая наблюдалась между максимумами созревания самок из I и II нерестовых групп исходного стада.
При создании породной группы поздносозревающей в сезоне пеляди, наряду с массовым отбором, был использован индивидуальный отбор по сроку нереста, и при закладке ядра этой группы была допущена определенная степень инбридинга – при получении F, использовали 47 самок из пяти сибсовых потомств и более 50 самцов, принадлежащих к ендырскому стаду.
Рис. 4.1. Схема происхождения племенных стад пеляди: 1 – отбор по
Плодовитости, 2 – отбор по сроку нереста, 3- без отбора
Благодаря высокой эффективности отбора, уже в первом поколении селекции нерест начинался на 2-3 недели позже, чем в исходном стаде. Важно подчеркнуть при этом, что строго наследовалась не только принадлежность самок к I и II нерестовой группе, но и индивидуальный срок созревания самок в пределах нерестовой группы. При анализе индивидуальных потомств пяти поздносозревающих самок выяснилось, что первыми из «Позднего» стада F, отнeрестились те особи, которые были получены от самок, принадлежащих к модальному классу ІІ нерестовой группы ендырcкoй пеляди. Значительно позднее, в самом конце сезона, созрели потомки, полученные от eндырских самок, нерестившихся также в конце сезона.
Рис. 4.2. Распределение самок различных стад пеляди по сроку нереста:
1 – eндырское стадо, 2- F,3 – F4 – F, отбора по сроку нереста
Производители этого стада (3-е племенное), представляющие 1-е поколение селекции по сроку нереста, впервые нерестились осенью 1981 г. в трехлетнем возрасте. В течение двух сезонов большинство самок из этого стада созревали во второй половине нерестового сезона. Как видно из рис. 4.2, кривая распределения самок (283 шт.) по сроку созревания в F, была так же одновершинна, как и в F, хотя и несколько смещена по отношению к последней влево. Некоторый возврат к исходному поколению, наблюдаемый в 6-м стаде, как и большая растянутость кривой распределения, являются типичными для второго поколения отбора по различным количественным признакам в ряду последовательных поколений селекции (Рокицкий, 1974; Рокицкий и др., 1977).
В 1985–1986 гг. было исследовано 6-е племенное стадо, представлявшее 2-е поколение селекции по сроку нереста. Напряженность отбора при формировании F, была более высокой – 12%, чем во втором поколении селекции (25%). Оценка сроков созревания 128 двухлетних самок и 98 трехлеток этого стада показала, что на протяжении двух нерестовых сезонов подавляющее большинство индивидуально помеченных рыб созревало во второй половине сезона (см. рис. 4.2). Массовый нерест в 6-м стаде наблюдался в период 12-19 декабря, что совпадало со вторым максимумом распределения по сроку созревания тех самок, среди которых отбор по сроку нереста не проводился, но которые содержались совместно с производителями 5-го стада (F, по плодовитости), сохраняющего нерестовую структуру исходного стада ендырcкoй пеляди. Вылупление личинок в стаде 3-го поколения селекции происходило на 12-14 дней позднее обычных сроков, что при зарыблений прудов в первой декаде мая позволяло без подращивания личинок довести выход сеголеток до 62,3% (при 40% в соответствии с нормативными показателями). Несмотря на успех отбора, направленного на создание «поздносозревающей» пеляди, селекция в этом направлении была прекращена в связи с появлением в сиговодстве нового индустриального способа разведения (Князева, 1988; Костюничев, 1997,2010). Новая технология предусматривала разработку и использование искусственных кормов и выращивание рыб всех возрастов в садках. В настоящее время успехи индустриального разведения сиговых рыб не вызывают сомнений: В садках уже получено несколько поколений сиговых разных видов, готовится к породоиспытанию первая порода «индустриальной» пеляди.
Отбор по плодовитости. Предпосылкой для отбора в этом направлении были высокий уровень фенотипической изменчивости самок ендырской пеляди по рабочей и относительной рабочей плодовитости (30-40%), а также существенное генотипическое разнообразие по этим признакам (Андрияшева, 19786, 1980). При проведении селекции отбор осущестВляли по величине индивидуальной относительной плодовитости, что действительно приводило к сопряженному увеличению индивидуальной рабочей плодовитости. Это позволяло отбирать тех самок, у которых в условиях искусственного воспроизводства наиболее полно проявлялись способности к репродукции. В каждом из 6 поколений селекции проводили массовый отбор умеренной напряженности (оставляя на племя 25-30% самок) с учетом их индивидуальных особенностей, которые исследовались в период нереста при ежегодной бонитировке, поскольку все производители стада имели индивидуальную метку текстильными красителями. При этом в группу элитных производителей отбирали только тех особей, которые на протяжении трех сезонов отличались стабильно высокими показателями относительной плодовитости (на 35-45% превышали среднее по стаду) и хорошим качеством икры (Андрияшева и др., 1983а; Андрияшева, Воробьева, 1985,). Напряженность отбора не превышала 20-30%, однако при этом в отобранных группах значительно возрастала не только относительная плодовитость (30-40%), но и сопряженно с ней рабочая, превышавшая среднюю плодовитость исходного стада на 40% (табл. 4.1).
Таблица 4.1 Показатели отбора четырехлетних самок по относительной плодовитости
В первом поколений селекции на повышение плодовитости проводили массовый отбор с учетом индивидуальных особенностей самок, при формировании стад второго поколения селекции был использован комбинированный отбор.
Разработка метода комбинированного отбора. В связи со слабой наследуемостью репродуктивных признаков у пеляди (h?s_0,2) возникла необходимость разработки более эффективных, чем массовый отбор, методов селекции пеляди на повышение плодовитости. С этой целью была использована схема комбинированного отбора, включающая: 1) массовый отбор умеренной напряженности по величине относительной плодовитости, 2) многолетнюю индивидуальную оценку самок по репродуктивным признакам, 3) испытание по потомству самок, отличающихся высокими репродуктивными показателями.
С целью испытания племенных самок 1-го поколения селекции по потомству была проведена рыбоводно-биологическая оценка 9 семей, полученных при индивидуальных скрещиваниях. Двухгодовиков из этих семей выращивали в условиях, резко различающихся по обеспеченности рыб кормом, при этом одна половина рыб из каждой семьи содержалась при оптимальных условиях питания («+» среда), а вторая половина – при недостатке корма («—» среда). В общей сложности для оценки потомств 9 самок по ряду размерно-весовых и репродуктивных признаков было использовано 18 семей и исследовано 642 самки трех- и четырехлетнего возраста. го возраста.
В связи с тем, что в специальных эколого-генетических исследованиях (см. гл. 3) было выявлено подавляющее влияние условий среды на проЯвление размерно-весовых признаков и рабочей плодовитости, селекционную ценность исследуемых самок определяли только по менее зависимым от условий содержания репродуктивным показателям – относительной плодовитости и диаметру овулировавших икринок. Выявление лучших потомств проводили по отношению к семейным средним значениям — по величине удвоенного нормированного отклонения от средней популяционной, которое позволяет судить о значении селекционной ценности особи данного стада или популяции (Falconer, 1960).
Таблица 4,2 Селекционная ценность (в нормированных отклонениях) 9 племенных самок при выращивании сравниваемых потомств в контрастных условиях среды
Как показали результаты этой оценки (табл. 4.2), наибольшей селекционной ценностью обладали две из девяти самок (No 3 и 5), потомства которых два года подряд превосходили на 21-25% среднесемейные показатели по исследованным признакам как при оптимальной обеспеченности кормом, так и при его недостатке, причем во всех случаях наибольшие различия в величине нормированных отклонений были выявлены при недостатке корма, т. е. «дифференцирующей» оказалась «-» среда. От лучших самок из семей No 3 и 5 в дальнейшем было получено потомство, которое созрело в двухлетнем возрасте и, несмотря на это, отличалось высокой относительной плодовитостью – 66,2 шт/г, что на 11,3% превышало этот показатель у двухлеток 7-го племенного стада (59,5 шт/г) 3-го поколения селекции.
Использование для комплексной оценки племенных самок из этих же семей метода главных компонент позволило получить более детальную и более полную характеристику сравниваемых семей по всему комплексу интегральных признаков и выявить среди них наиболее продуктивные (см. гл. 3). Сравнительный анализ показателей продуктивности в потомствах отобранных по интегральным признакам самок (No5,1,3) и в племенном стаде No 8 показал, что преимущество отобранного потомства составило: по рабочей плодовитости 12% (97,6 и 109,7 г), по относительной плодовитости – 11% (22,7 и 25,2%), по качеству икры — 15% (в среднем по размеру икринок и их изменчивости).
Результаты, полученные при разработке и апробации режима комбинированного отбора при селекции пеляди, показали, что он дает возможность существенно повысить эффективность селекции по репродуктивным признакам. Такой отбор наряду с умеренным массовым отбором предусматривает применение индивидуального, позволяющего при проведении оценки по потомству на контрастных экологических фонах выЯвлять и отбирать генотипы с наиболее широкой нормой реакции.
Корретирующий отбор по выживаемости эмбрионов. Поскольку отбор на повышение плодовитости мог привести к изменению качества икры, в процессе селекции осуществлялся корректирующий отбор по размеру икринок и выживаемости эмбрионов, способствующий увеличению количества личинок от латдой самий појранению выпопопо качества посадочного материала. Выживаемость эмбрионов – один из важнейших рыбоводно-биологических показателей, который наряду с величиной плодовитости самок существенно влияет на продуктивность маточного стада, лимитируя выход личинок. При проведении селекционно-племенной работы одним из основных моментов исследования эмбриональной смертности является определение степени генетической обусловленности этого признака, а также выяснение причин пониженной выживаемости икры у некоторых самок пеляди.
В соответствии с этими задачами генетический анализ выживаемости эмбрионов был дополнен цитокариологическим исследованием эмбрионов для выявления хромосомных нарушений в раннем эмбриогенезе. Для контроля качества потомства в эмбриогенезе в I-IV поколениях селекции изучали потомства элитных самок, инкубировавшиеся в микровейсах. Выживаемость эмбрионов оценивали по проценту развития на 30-е сутки инкубации (в потомствах 540 самок), а также определяли количество аномальных митозов, отражающих процент хромосомных нарушений в клетках бластулы (в 276 потомствах). Всего с помощью цитокариологического анализа за период 1980-1992 гг. было проанализировано около 10 млн. клеток у 12000 эмбрионов (Кайданова, 1986, 1987).
Анализ динамики этих показателей качества икры позволил: 1) разработать критерии оценки качества потомства, 2) выявить существенную корреляцию (-0,61) между выживаемостью эмбрионов и количеством хромосомных нарушений, 3) прогнозировать выход нормальных личинок уже на 10-20-е сутки инкубации и 4) выбраковывать потомства, имеющие повышенное количество хромосомных нарушений даже при высоком начальном качестве икры.
Рис. 4.3. Кривые отхода икры в период первого месяца инкубации
(а, б-д,%=14,3%, в, г – Д, %=2,2%)
Согласно данным параллельного анализа выживаемости эмбрионов на начальных стадиях эмбриогенеза и оценки уровня хромосомных нарушений на стадии бластулы у 27 самок (Кайданова, 1987), исследованные потомства можно разделить на 2 группы (рис. 4.3). В 1-й группе кривые гибели икры, построенные на основании 3-кратного определения процента развития (1 — на 10-е, II – на 20-e и III — на 30-е сутки), независимо от исходного уровня выживаемости эмбрионов имеют перегиб между I и II точками, который устанавливается разницей между процентами развития, наблюдаемыми на 10-е и 20-е сутки развития (Д, % развития), у труппы паток, имеющи? перепиб на кривой гибели, эта разница в среднем составляла 14,3% (рис. 4.3, а, б). У второй группы самок Д, % развития оказалась минимальной — в среднем 2,2%, а кривые не имели существенного перегиба (рис. 4.3, в, г).
Проведенный цитологический анализ нарушений на стадии бластулы Позволил показать (рис. 4.4), что снижение выживаемости икры у некоторых самок к 20-м суткам развития происходит в основном за счет гибели эмбрионов, имеющих грубые и средние хромосомные нарушения (охваТывающие более 50 или более 20% клеток бластулы соответственно). В группе самок, у которых выживаемость потомства существенно снизилась к 20-м суткам, количество таких нарушений было почти в 5 раз больше, чем у самок, величина отхода икры у которых в процессе инкубации резко не возрастала (табл. 4.3). При этом важно подчеркнуть, что процент оплодотворения, определенный по проценту делящихся клеток, в сравниваемых группах был практически одинаковым.
Рис. 4.4. Зависимость снижения выживаемости эмбрионов (% развития) и количества хромосомных нарушений (%).
Таблица 4.3 Количество хромосомных нарушений в клетках дробящихся эмбрионов, отличающихся различной выживаемостью
Такая комплексная оценка качества потомства в эмбриогенезе давала возможность отбирать на племя те потомства элитных самок, выживаемость эмбрионов у которых была не ниже 83-85%, а количество аномальных митозов — не выше 10-15%. В результате такого корректирующего отбора удалось сохранить высокий уровень выживаемости икры в племенных стадах (в среднем 81,9%), что не отличалось от eндырского стада (79,4%) и на 26% превышало нормативные показатели при искусственном воспроизводстве пеляди.