Сетевое издание
Современные проблемы науки и образования
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,940

СПОНТАННЫЕ ХРОМОСОМНЫЕ АБЕРРАЦИИ У КРУПНОГО РОГАТОГО СКОТА В РАЗЛИЧНЫХ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ

Куликова С.Г. 1
1 ФГБОУ ВПО Новосибирский государственный аграрный университет
Представлены результаты исследований структурных аберраций хромосом у крупного рогатого скота из районов Новосибирской и Кемеровской областей, различающихся по уровню антропогенной нагрузки. Цитогенетически исследованы 113 коров 3-4 лактаций черно-пестрой породы, разводимых в различных экологических условиях. Проанализировано более 10 тыс. метафазных пластинок. Установлено, что высокий уровень антропогенной нагрузки оказывает влияние на цитогенетический статус животных и вызывает повышение частоты хромосомных аберраций в 1,7 раза. Для животных из района 1 характерна более высокая доля перестроек хромосомного типа над хроматидными (на 1, 6%), чем у коров из района 2. Отмечено возрастание числа аберраций в клетке до 4 у коров из загрязненного района 2 в сравнении с контрольным, где максимальное число перестроек составило 3. Частота соматических хромосомных аберраций может быть использована как один из маркеров, характеризующих негативное влияние загрязнения среды на популяции крупного рогатого скота черно-пестрой породы.
крупный рогатый скот
селекция
черно-пестрая порода
цитогенетика
мутации
соматические хромосомные аберрации
экология
1. Зайко О.А. Особенности аккумуляции макро- и микроэлементов в миокарде свиней скороспелой мясной породы / О.А. Зайко, О.С. Короткевич, В.Л. Петухов // Главный зоотехник. – 2013. – № 6. – С. 35-40.
2. Ильин В.В. Воспроизводительная способность быков-производителей красных пород Алтайского края / В.В. Ильин, А.И. Жёлтиков, О.С. Короткевич и др. // Главный зоотехник. – 2012. – № 3. – С. 6-10.
3. Ильин В.В. Устойчивость красного степного скота Алтайского края к некоторым заболеваниям / В.В. Ильин, А.И. Жёлтиков, О.С. Короткевич, В.Л. Петухов // Достижения науки и техники АПК. – 2014. – № 4. – С. 65-68.
4. Камалдинов Е.В. Фонд эритроцитарных антигенов и хромосомная нестабильность у якутского скота / Е.В. Камалдинов, О.С. Короткевич, В.Л. Петухов // Сельскохозяйственная биология. – 2011. – №2. – С. 51-56.
5. Камалдинов Е.В. Антигенный статус и хромосомная нестабильность серого украинского скота / Е.В. Камалдинов, А.В. Кушнир, В.Л. Петухов, О.С. Короткевич, // Сибирский вестник с.-х. науки. – 2010. – № 12. – С. 67-73.
6. Кочнев Н.Н. Селекционно-генетическая оценка устойчивости крупного рогатого скота к болезням конечностей / Н.Н. Кочнев, Л.К. Эрнст, В.Л. Петухов // Сельскохозяйственная биология. – 2000. – № 6. – С. 23-28.
7. Куликова С.Г. Новый случай трисомии у крупного рогатого скота / С.Г. Куликова, В.Л. Петухов, А.С. Графодатский // Цитология и генетика. – 1991. – №5. – С. 29-32.
8. Куликова С.Г. Хромосомные нарушения у крупного рогатого скота в зоне радиоактивного загрязнения // Генетика. – 1994. – Т. 30, № 5. – С. 121.
9. Куликова С.Г. Соматические хромосомные аберрации у крупного рогатого скота / С.Г. Куликова, Л.К. Эрнст, В.Л. Петухов // Доклады Российской академии сельскохозяйственных наук. – 1996. – № 6. – С. 33-34.
10. Куликова С.Г. Геномные мутации у телят с врожденными аномалиями / С.Г. Куликова, В.Л. Петухов, Л.К Эрнст // Доклады Российской академии сельскохозяйственных наук. – 1998. – № 5. – С. 33-35.
11. Куликова С.Г. Цитогенетический мониторинг крупного рогатого скота в разных экологических зонах Западной Сибири и Северного Казахстана: дис. … д-ра биол. наук. – Новосибирск, 1998. – 294 с.
12. Куликова С.Г. Воспроизводительные качества коров разного возраста и их связь с признаками продуктивного долголетия / С.Г. Куликова, В.Г. Маренков, Н.Н. Ёлкин // Вестник Новосибирского государственного аграрного университета. – 2012. – Т.1, № 22-2. – С. 64-68.
13. Логинов С.И. Количественный анализ ядрышкообразующих районов хромосом у крупного рогатого скота в норме и при патологии / С.И. Логинов, О.Н. Семёнова, Н.И. Илюшина, С.Г. Куликова, Н.В. Унагаева // Сибирский вестник сельскохозяйственной науки. – 2004. – № 3 (153). – С. 103-106.
14. Маренков В.Г. Клеточные факторы естественной резистентности и продуктивное долголетие молочного скота / В.Г. Маренков, Н.Н. Кочнев, С.Г. Куликова, А.И. Рыков / Вестник Новосибирского государственного аграрного университета. – 2012. – Т.1, № 22-2. – С. 71-74.
15. Нарожных К.Н. Содержание железа в некоторых органах и мышечной ткани бычков герефордской породы / К.Н. Нарожных, Ю.В. Ефанова, О.С. Короткевич, В.Л. Петухов // Молочное и мясное скотоводство. – 2013. – №1. – С. 24-25.
16. Нарожных К.Н. Содержание меди в некоторых органах и мышечной ткани бычков герефордской породы / К.Н. Нарожных, Ю.В. Ефанова, О.С. Короткевич // Вестник Новосибирского государственного аграрного университета. – 2013. – № 2 (27). – С. 73-76.
17. Петухов В.Л. Генетика / В.Л. Петухов, О.С. Короткевич, С.Ж. Стамбеков, А.И. Жигачев, А.В. Бакай // Министерство образования и науки Республики Казахстан; Семипалатинский государственный педагогический институт. Новосибирск, 2007. – 616 с. (2-е издание).
18. Петухов В.Л. Влияние породы на устойчивость крупного рогатого скота к некоторым болезням // В.Л. Петухов, Е.В. Камалдинов, О.С. Короткевич // Главный зоотехник. – 2011. – № 1. – С. 10-12.
19. Способ сохранения редких и исчезающих пород животных / Петухов В.Л., Эрнст Л.К., Жёлтиков А.И., Маренков В.Г., Камалдинов Е.В., Короткевич О.С. и др. Патент на изобретение RUS 2270562 05.05.2004.
20. Способ определения содержания кадмия в органах и мышечной ткани свиней / Петухов В.Л., Жёлтикова О.А., Короткевич О.С., Камалдинов Е.В., Себежко О.И. Патент на изобретение RUS 2342659 28.03.2007.
21. Способ получения высокопродуктивных производителей сельскохозяйственных животных / Петухов В.Л., Эрнст Л.К., Жёлтиков А.И., Короткевич О.С. и др. Патент на изобретение RUS 2414124 15.06.2009.
22. Способ определения содержания кадмия в мышечной ткани крупного рогатого скота / Петухов В.Л., Короткевич О.С., Петухова Т.В. Патент на изобретение RUS 2426119 24.03.2010.
23. Способ отбора быков-производителей по устойчивости к бруцеллезу / Петухов В.Л., Эрнст Л.К., Незавитин А.Г., Жёлтиков А.И., Короткевич О.С., Куликова С.Г. и др. Патент на изобретение RUS 2058075 19.04.1994.
24. Способ отбора крупного рогатого скота на устойчивость к туберкулезу / Петухов В.Л., Эрнст Л.К., Жёлтиков А.И., Незавитин А.Г., Короткевич О.С., Петухов И.В., Куликова С.Г. Патент на изобретение RUS 2058733 15.06.1993.
25. Способ комплексного отбора семейств крупного рогатого скота по устойчивости к болезням / Петухов В.Л., Эрнст Л.К., Жёлтиков А.И., Кочнев Н.Н., Панов Б.Л., Петухов И.В., Короткевич О.С., Маренков В.Г., Кочнева М.Л. Патент на изобретение RUS 2191506 23.06.2000.
26. Стрижкова М.В. Содержание свинца в органах и тканях бычков черно-пестрой породы / М.В. Стрижкова, Т.В. Петухова, О.С. Короткевич // Главный зоотехник. – 2011. – № 6. – С. 66-68.
27. Эрнст Л.К. Физиологические и иммунологические показатели голштинизированного сибирского типа черно-пестрого скота / Л.К. Эрнст, А.И. Жёлтиков, В.Л. Петухов // Доклады Российской академии сельскохозяйственных наук. – 1999. – № 6. – С. 35-36.
28. Chysyma R.B. Heavy metals concentration in water and soil of different ecological areas of Tyva Republic / R.B. Chysyma, Y.Y. Bakhtina, V.L. Petukhov, G.N. Korotkova, M.L. Kochneva // Journal De Physique. IV: JP XII International Conference on Heavy Metals in the Environment. Editors: C. Boutron. C. Ferrari. Grenoble. – 2003. – P. 301-302.
29. Korotkevich O.S. Content of 137Cs and 90Sr in the forages of various ecological zones of Western Siberia / O.S. Korotkevich, V.L. Petukhov, O.I. Sebezhko, Ye.Ya. Barinov, T.V. Konovalova // Russian Agricultural Sciences. – 2014. – Vol. 40, № 3. – P. 195-197.
30. Kochneva M.L. The level of somatic genome mutations in farm animals / M.L. Kochneva, V.L. Petukhov, S.G. Kulikova et al. // Book of Abstracts of 50th Annual Meeting of the European Association for Animal Production. – Zurich, Switzerland, 1999. – P. 70.
31. Kulikova S.G. Somatic chromosomal aberrations in horned cattle with congenital pathology // Russian Agricultural Science. – 1996. – Vol. 22, № 12. – P. 7-10.
32. Kulikova S.G. The influence of radioactive contamination of the environment of the chromosome mutations and incidence of leucosis in cattle / S.G. Kulikova, V.L Petukhov., A.G. Nezavitin, M.L. Kochneva et al. // Books of Abstracts of the 47th Annual Meeting of European Association for Animal Production. – Lillehammer, Norway, 1996. – P. 34.
33. Kulikova S.G. Genome mutations in calves with congenital abnormalities / S.G. Kulikova, V.L. Petukhov, L.K. Ernst // Russian Agricultural Science. – 1998. – Vol. 24, № 9. – P. 37-40.
34. Kulikova S.G. Cytogenetic studies of calves of the Black-and-White breed with congenital abnormalities / S.G. Kulikova, V.L. Petukhov, A.S. Grafodatsky // Proceedings of the 8th North American Colloquium on Domestic Animal Cytogenetics and Gene Mapping. – Guelph, Canada, 1993. – P. 139-141.
35. Kulikova S.G. Genetic correlation of cattle resistance to tuberculosis and leucosis / S.G. Kulikova, V.L. Petukhov // Proceedings of the 5th World Congress on Genetics Applied to Livestock Production. – Guelph, Canada, 1994. – P. 300-301.
36. Kulikova S.G. Congenital abnormalities and chromosome instability in cattle / S.G. Kulikova, B.L. Panov, V.L. Petukhov / Book of Abstracts of the 10th North American Colloquium on Gene Mapping and Cytogenetics in Human and Domestic species. – Apalachicola, USA, 1997. – P. 37-38.
37. Kulikova S.G. The frequency of chromosome mutations in bulls in the conditions of environment chemical pollution / S.G. Kulikova, B.L. Panov, V.L. Petukhov et al. // Book of Abstracts of the 48th Annual Meeting of the European association for Animal Production. – Vienna, Austria, 1997. – P. 82.
38. Kulikova S.G. Somatic chromosome instability of phenotypic ally healthy and abnormal calves in different ecological areas / S.G. Kulikova, V.L. Petukhov, G.N. Korotkova // Book of Abstracts of the 50th Annual Meeting of the European Association for Animal Production. – Zurich, Switzerland, 1999. – P. 297.
39. Marmuleva N.I. Radionuclides accumulation in milk and its products / N.I. Marmuleva, Ye.Ya. Barinov, V.L. Petukhov // Journal De Physique IV: JP XII International Conference on Heavy Metals in the Environment. Editors: C. Boutron, C. Ferrari. – Grenoble, 2003. – P. 827-829.
40. Masun S.R. Chromosome mutations in cattle: Consequence of the Tomsk Siberian plant (SCP) / S.R. Masun, M.L. Kochneva, V.L. Petukhov, S.G. Kulikova, B.L. Panov // Book of Abstracts of the 50th Annual Meeting of the European Association for Animal Production. – 1999. – P. 71.
41. Patrashkov S.A. Content of heavy Metals in hair / S.A. Patrashkov, V.L. Petukhov, O.S. Korotkevich, I.V. Petukhov // Journal De Physique. IV: JP XII International Conference on Heavy Metals in the Environment. Editors: C. Boutron. C. Ferrari. – Grenoble, 2003. – P. 1025-1027.
42. Petukhov V.L. Cs-137 and Sr-90 level in diary products / V.L. Petukhov, Yu.A. Dukhanov, I.Z. Sevryuk, S.A. Patrashkov, O.S. Korotkevich, T.S. Gorb, I.V. Petukhov // Journal De Physique. IV: JP XII International Conference on Heavy Metals in the Environment. Editors: C. Boutron. C. Ferrari. – Grenoble, 2003. – P. 1065-1066.

Проблема, связанная с загрязнением окружающей среды в результате хозяйственной деятельности человека, и охватывающая их действие на наследственность организмов, является актуальной, и привлекает постоянное внимание со стороны мирового научного сообщества [8, 17, 27-29, 39].

К настоящему времени у человека и диких животных установлено, что частота индуцированных хромосомных аберраций в лимфоцитах крови организмов, контактирующих с веществами в малых концентрациях, как правило, превышает частоту аналогичных спонтанных нарушений в 2-3 раза [11].

Цитогенетических исследований в популяциях сельскохозяйственных животных, разводимых в районах, различающихся по уровню антропогенного загрязнения, невелико [7, 9, 13].

Целью настоящей работы явилось изучение влияния антропогенных факторов на спектр и частоту соматических хромосомных аберраций у крупного рогатого скота с учетом района разведения в Западной Сибири.

Материал и методы исследования

Цитогенетически исследованы 113 коров 3-4 лактаций черно-пестрой породы, разводимых в различных экологических условиях. Проанализировано более 10 тыс. метафазных пластинок.

Экологическое состояние Западной Сибири изучено по данным Госсанэпиднадзора и Запсибгидромета, обзорам экологической ситуации комитетов по экологии и природных ресурсов Новосибирской и Кемеровской областей.

Были взяты районы с повышенным уровнем антропогенного загрязнения (район 1) и условно "чистый", контрольный (район 2), находящийся вдали от крупных городов. Выпадение радиоактивных веществ в исследуемых районах Кемеровской и Новосибирской областей находилось в пределах фоновых значений и не превышали 0,001 Ки/км2.

Материалом для цитогенетического анализа служили клетки культуры лейкоцитов периферической крови коров. Препараты метафазных хромосом из лимфоцитов крови готовили по методу P. Moorhead et al. с нашими модификациями [11]. Для рутинной окраски хромосом использовали краситель Гимза.

Анализ и учет числа хромосомных аберраций производили по критериям, предложенным Н.П. Бочковым и А.Н. Чеботаревым. Результаты исследований обрабатывали статистически с использованием стандартных программ. Достоверность различий между средними значениями оценивали с помощью методов Стьюдента (t‑критерий), Фишера () с преобразованием частот.

Результаты исследования и их обсуждение

Как следует из таблицы, аберрации хромосом у коров из района с высоким уровнем антропогенной нагрузки (район 1) встречались в 1,7 раза чаще, чем у животных из условно чистого района 2. Для животных из загрязненного района характерен значительный размах изменчивости в сравнении с «чистым». Частота клеток с аберрациями была так же значительно ниже в относительно благополучном районе.

Частота хромосомных аберраций у коров из районов с разным уровнем антропогенной нагрузки (в скобках даны пределы изменчивости)

Район

Клетки с аберрациями, %

Число аберраций на 100 клеток

всего аберраций

lim

1

5,740,27

6,770,29

0-40

2

3,440,31

3,940,34

0-11

р

<0,001

<0,001

 

Структурные мутации подразделяют на хроматидные и хромосомные, в зависимости от того, на каком уровне они возникли (хроматиды или хромосомы) [34,36]. По данным большинства исследователей, наиболее часто регистрируются аберрации хроматидного типа.

В группе коров из загрязненного района 1 установлена наибольшая частота хромосомных аберраций с одновременным повреждением структур обеих хроматид и значительный размах этого показателя.

Соотношение хроматидных и хромосомных структурных перестроек у коров из загрязненного района составило 53,2:46,8%, а у животных из условно чистого района - 54,8:45,2%. Для животных из района 1 характерна более высокая доля перестроек хромосомного типа над хроматидными (на 1, 6%), чем у коров из района 2.

Отмечено возрастание числа аберраций в клетке до 4 у коров из загрязненного района 1 в сравнении с районом 2, где максимальное число перестроек составило 3. По-видимому, повышенный уровень антропогенного загрязнения вызывает рост числа аберраций в клетках.

По данным отчетов областных комитетов по экологии, некоторые районы Кемеровской и Новосибирской областей по уровню воздействия химических веществ на биогеоценозы являются одними из наиболее неблагоприятных в Западной Сибири [29]. Спектр аберраций хромосом, выявленный в нашем исследовании в большей степени типичен для спектра нарушений, вызываемых химическим загрязнением, чем радиоактивным [11]. Известно, что цитогенетическими маркерами, свидетельствующими о воздействии радионуклидного загрязнения на организм человека и животных, являются дицентрики и кольцевые хромосомы. Такого типа аберраций не выявлено в нашем исследовании. В связи с этим, основными поллютантами, формирующими антропогенную нагрузку в исследуемых районах Новосибирской и Кемеровской областей, по-видимому, являются химические мутагены [11]. К подобному выводу пришли и В.Г. Дружинин с соавторами в результате цитогенетического обследования детского населения из экологически различающихся районов Кемеровской области.

Неоднозначное влияние антропогенных загрязнений в ряде районов России и Европы на соматическую нестабильность хромосом, устойчивость к болезням и продуктивность у крупного рогатого скота, по-видимому, можно объяснить сложными взаимодействиями поллютантов или их комплекса в конкретных экологических условиях [30-32, 39, 42].

Установленный нами факт возрастания частоты хромосомных аберраций у животных, разводимых в районе с повышенным химическим загрязнением в сравнении с коровами из условно чистого района, свидетельствует о негативном влиянии выбросов промышленных и сельскохозяйственных предприятий на геном крупного рогатого скота, вследствие чего, вероятно, нарушается работа систем клеток, способствующих репарации целостности ДНК [35-38].

Исследования являются составной частью нашей работы по теме «Генофонд и фенофонд сельскохозяйственных животных Западной Сибири». Совместно с коллегами проводится комплексное изучение интерьера различных видов и пород животных по цитогенетическим, иммуногенетическим, молекулярно-генетическим, биохимическим, химическим, физиологическим и др. параметрам в разные периоды онтогенеза с учетом климатических условий среды [1-5, 12, 14, 27]. Выявлен большой спектр цитогенетических нарушений у аномальных телят [10]. Установлена межпородная и межвидовая дифференциация по спектру соматических хромосомных мутаций [11]. Экологические условия оказали влияние не только на частоту хромосомных мутаций, но и на аккумуляцию тяжелых металлов в органах и тканях, устойчивость животных к болезням [6, 14-16, 18, 26]. Поэтому предлагается использовать ряд маркеров, позволяющих прижизненно оценить негативное влияние среды на популяционном и организменном уровнях [19-25, 41].

Таким образом, в результате цитогенетического исследования крупного рогатого скота из районов с разным уровнем антропогенной нагрузки выявлено, что высокий уровень химического загрязнения оказывает влияние на цитогенетический статус животных и вызывает повышение частоты поломок хромосом.

Заключение

Таким образом, установлена повышенная частота клеток с аберрациями и общее число аберраций хромосом в некоторых районах Западной Сибири с более высокой антропогенной нагрузкой.

Частота соматических хромосомных аберраций может быть использована как один из маркеров, характеризующих негативное влияние загрязнения среды на популяции крупного рогатого скота черно-пестрой породы.

Рецензенты:

Наплёкова Н.Н., д.б.н., профессор, заведующая кафедрой агроэкологии и микробиологии, ФГБОУ ВПО «Новосибирский государственный аграрный университет», г. Новосибирск;

Клименок И.И., д.с.-х.н., профессор, заместитель директора по научной работе ГНУ Сибирский научно-исследовательский институт животноводства Россельхозакадемии, г. Новосибирск.


Библиографическая ссылка

Куликова С.Г. СПОНТАННЫЕ ХРОМОСОМНЫЕ АБЕРРАЦИИ У КРУПНОГО РОГАТОГО СКОТА В РАЗЛИЧНЫХ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ // Современные проблемы науки и образования. – 2015. – № 3. ;
URL: https://science-education.ru/ru/article/view?id=19461 (дата обращения: 19.05.2022).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074