Комплексное изучение генофонда и фенофонда пород и типов животных, внедрение элементов геномной селекции является важной задачей в решении проблемы обеспечения населения продуктами питания [9, 16, 17, 25, 26].
Экологические, климатогеографические, зоогигиенические и другие факторы среды влияют на продуктивность, заболеваемость животных и нарушение обмена веществ [8, 14, 33]. Здоровье и продуктивность животных во многом зависят от отклонения в содержании химических элементов в органах и тканях [23, 27-31]. Исследование химического состава производных кожи может помочь в установлении закономерностей распределения и взаимодействии между химическими элементами в органах и тканях животных [18]. Волос представляет наиболее подходящий материал для таких исследований и имеет приимущества по сравнению с другими биосубстратами (кровь, моча, кость). Волосы также являются легкодоступными стабильным и не требующим особых условий хранения биологическим материалом. Поэтому волос является традиционным биоматериалом, используемым в медико-биологических и экологических исследованиях [19].
Волос сельскохозяйственных животных может служить биомаркером антропогенного загрязнения биогеоценозов и биоиндикатором избытка или дефицита химических элементов в организме животных. В ряде работ также показана возможность использования волоса в качестве биоиндикатора накопления тяжелых металлов в некоторых органах и тканях живых организмов разных видов [20-22, 32].
Цель исследования – определение референсных уровней, изучение изменчивости и связей между B, Mg, Mn, Si и Zn в волосе крупного рогатого скота герефордской породы.
Материалы и методы исследования
Исследования проведены на базе аналитической лаборатории Института неорганической химии им. А.В. Николаева Сибирского отделения РАН. Для анализа использован волос бычков герефордской породы в возрасте 18 месяцев. Бычки выращены в хозяйствах Новосибирской области. Все животные на момент убоя были здоровы. Для исследования взяты образцы волоса от 17 животных. Химические элементы определяли с помощью атомно-эмиссионного спектрального анализа. Анализ проводили на двухструйном дуговом плазмотроне и многоканальном атомно-эмиссионном спектрометре «Гранд» производства ООО «ВМК-оптоэлектроника» (Россия).
Полученные данные обработаны методом описательной статистики на персональном компьютере с использованием программы Microsoft Excel.
Результаты исследования и их обсуждение
Установлена значительная разность в накоплении химических элементов в волосе животных (табл. 1).
Таблица 1
Содержание химических элементов в волосе герефордского скота, мг/кг
|
Химический элемент |
|
σ |
СV |
Lim |
Отношение крайних вариантов |
|
B |
1,9±0,14 |
0,59 |
30,8 |
1,16-3,25 |
1:2,8 |
|
Mg |
480±63,9 |
263,4 |
54,9 |
128-1220,9 |
1:9,5 |
|
Mn |
49±7,2 |
29,7 |
60,5 |
9,3-105,9 |
1:11,4 |
|
Si |
128,8±28,9 |
92,5 |
92,5 |
39,1-479,5 |
1:12,3 |
|
Zn |
30,1±2,5 |
10,5 |
34,8 |
20,7-51,1 |
1:2,5 |
± S
Распределение химических элементов по содержанию в волосе можно представить в виде возрастающего ранжированного ряда: B<Zn<Mn<Si<Mg в соотношении 1:15,8:25,8:67,8:253,6. Из этого видно, что у бычков в волосе больше других элементов накапливается магний, а бор – в меньшей степени. Этот результат закономерен, так как бор является одним из микроэлементов, который присутствует у животных в незначительных концентрациях, а марганец – макроэлемент, он широко распространен в организме животных [1].
Выявлены значительные различия между отдельными животными по способности аккумулировать Mn, Si и Mg в волосе. Уровень кремния в волосе характеризуется высокой фенотипической изменчивостью, а концентрация бора — относительно низкой.
Установлены межпородных различия накопления некоторых химических элементов в волосяном покрове скота. Так, содержание цинка в волосе животных герефордской породы ниже, чем у крупного рогатого скота других пород. Например, у чернопестрого скота, разводимого в Новосибирской области, ориентировочное среднее популяционное значение для цинка составляет 73,6 мг/кг, а у животных, выращенных в Республики Беларусь, – 83 мг/кг, более чем в 2,5 раза выше, чем у герефордского (P<0,001). Также и у других пород крупного рогатого скота концентрация цинка в волосе была ниже, чем у герефордского. Так, у красного степного скота, якутского скота и айрширского скота она была выше в 2-3 раза (P<0,001). Содержание цинка в мышцах печени, селезенки и мышцах близко к показателям этого металла в волосе, а в семенниках его было в 2 раз меньше (P<0,001) [3]. Уровень марганца в печени животных герефордской породы более чем в 10 раз ниже, чем в волосе, а в селезенке и в семенниках — в 100 раз ниже (P<0,001) [2]. Концентрация магния в селезенке и печени у герефордского скота почти в 2 раз ниже, чем в волосе [11].
В волосе животных выявлена положительная корреляция между цинком и марганцем (r=0,67; Р<0,01). Возможно, это отражает синергические взаимодействия цинка и марганца в формировании и росте костной ткани, а также их совместное участие в обмене витамина E [1].
Многие авторы изучали закономерности накопления химических элементов в органах и тканях различных видов животных [7, 10-13, 24].
Межвидовые, межпородные, межлинейные и межсемейные различия свидетельствуют о роли наследственности в аккумуляции химических элементов в органах и тканях животных [4-6, 15]. В последующем исходя из этих фактов для получения экологически безопасных продуктов питания возможно включение в селекционные программы данных об уровне концентрации химических элементов в органах и тканях животных.
Выводы
1. Установлены ориентировочные средние популяционные уровни B, Mg, Mn, Si и Zn в волосе животных герефордской породы.
2. Обнаруженная высокая фенотипическая вариабельность уровней Al B, Mg, Mn, Si и Zn, которая отражает сложное влияние факторов среды и наследственности на процессы их депонирования в волосе.
3. Между цинком и марганцем была выявлена положительная корреляция (r=0,67; Р<0,01).
Рецензенты:
Желтиков А.И., д.с.-х.н., профессор кафедры разведения, кормления и частной зоотехнии, Новосибирского государственного аграрного университета, г. Новосибирск;
Короткевич О.С. д.б.н., профессор кафедры ветеринарной генетики и биотехнологии, Новосибирского государственного аграрного университета, г. Новосибирск.