Костомахин Николай: Об использовании сексированного семени в животноводстве

В последнее время в России много внимания уделяют вопросам воспроизводства стада и совершенствования племенных качеств животных, так как это краеугольный камень животноводства. Однако успешное решение данных вопросов невозможно без использования современных методов и технологий, которые уже давно нашли свое применение в развитых (и не очень) странах Запада.

В нашей стране, к сожалению, использование новейших технологий в сельском хозяйстве и, особенно, в отрасли животноводства не всегда дает положительный результат. Поскольку мой опыт работы в племенном животноводстве не только России, но ряда других стран составляет более 30 лет, то я могу привести массу примеров нерационального использования новейших достижений мировой науки и практики.

Еще в советские (начало 80-х годов прошлого века) времена Министерством сельского хозяйства СССР был издан приказ о тестировании по группам крови поголовья крупного рогатого скота в племенных хозяйствах для подтверждения происхождения животных. Само по себе начинание было хорошим, потому как в развитых западных странах этим вопросом начали заниматься лет так на 20 раньше (в 60-е годы прошлого века), но там к данной проблеме подошли разумно. Во-первых, происхождение особи необходимо знать наверняка, чтобы успешно вести селекционный процесс. Во-вторых, в любом деле очень сложно избежать ошибок, поэтому подтверждение происхождения служит контролем работы фермера, или племенной службы хозяйства.

Следовательно, на Западе методику установления происхождения использовали (и используют) только для подтверждения происхождения особо ценных племенных животных или при продаже племенного поголовья, и то по требованию покупателя и за его счет. Установление происхождения всегда было делом дорогостоящим, даже при использовании старых (иммуногенетических) методов, тем более, сейчас, когда используются ДНК-технологии.

У нас же в советское время денег особенно не считали, но требовали от племенных служб хозяйств, районов и областей регулярной отчетности о проделанной работе. И вот в племенных хозяйствах проводили исследования сотен тысяч голов животных на достоверность их происхождения, порой не осознавая, для чего это делается. Были созданы производственные иммуногенетические лаборатории в каждой области, а иногда даже в племенных хозяйствах. Справедливости ради следует сказать, что в некоторых стадах ошибки в записях о происхождении животных составляли до 30%. Но это происходило только от нерадивости персонала, который занимался вопросами воспроизводства стада.

В западных странах, где фермы, как правило, принадлежат частным владельцам, в таких масштабах ошибок просто не допускают.

Вторая волна по использованию новых (инновационных) технологий пришлась примерно на то же время и это была методика по трансплантации эмбрионов. Также был издан приказ Министерства сельского хозяйства СССР, были созданы лаборатории, велась интенсивная работа, но..., не было результата.

После распада СССР прекратили свое существование практически все производственные иммуногенетические лаборатории и лаборатории по трансплантации эмбрионов.
Прошло двадцать лет! Сейчас очевидно, что отечественное животноводство требует нового импульса для развития. Закупленные по Национальным проектам сотни тысяч голов крупного рогатого скота, свиней и др. видов животных не вывели отечественное животноводство на передовые рубежи развития сельскохозяйственного производства.

Я уже неоднократно писал и в своих научных статьях, и в своих многочисленных учебниках и монографиях о путях выхода из этой ситуации [1, 2], но у нас всегда либо тишина, либо кипучая деятельность, по проблеме, сути которой не знают, ни инициаторы, ни исполнители.

Вот сейчас участились разговоры, да и не только разговоры, а уже начались и действия по реализации проектов с использованием сексированного семени в молочном скотоводстве России с целью совершенствования воспроизводства стада и улучшения племенных качеств животных.

Для начала нужно знать, что такое сексированное семя - это сперма производителей, разделенная по полу (носительству Х или Y хромосомы) [1, 3]. Компания Cogent (Великобритания) явилась первой в мире, которая стала использовать метод разделения семени быков-производителей по полу в производственных условиях (1999 г.). Сама методика разделения семени по полу была разработана в корпорации X&Y Inc. (США). Она основывается на том, что гаметы быков содержат гаплоидный набор хромосом. Следовательно, в одних половых клетках содержатся хромосомы Х, а в других Y. В гаметах с Х хромосомой содержится ДНК на 4% больше, чем в сперматозоидах с Y хромосомой. Производя окрашивание хромосом половых клеток, было установлено, что гаметы с Х хромосомой поглощают на 4% красителя больше, чем гаметы с Y хромосомой. От количества поглощенного красителя зависит уровень флуоресцентного свечения, которое улавливается компьютером. Далее идет компьютерная обработка данных и когда поток спермиев пропускается через биметаллические пластины с разной полярностью, сперма сортируется на Х- и Y- содержащие гаметы соответственно их заряду [1].

Основные этапы технологии разделения сперматозоидов с Х и Y хромосомой с помощью метода поточной цитометрии:
- предварительно разбавленная сперма окрашивается флуоресцентным красителем в течение 1 часа;
- далее сперма поступает в поточный цитометр;
- лазерное излучение инициирует флуоресценцию красителя;
- специальным вибратором создают микрокапельки, в которые попадает только один сперматозоид;
- капельки с содержащимся в них сперматозоидом заряжаются и проходят через магнитное поле;
- в зависимости от заряда, капельки со сперматозоидами попадают в разные емкости (с Х или Y хромосомой, или брак);
- скорость сексирования спермы составляет 35 тыс. в минуту

Селекционерами установлено, что в молочном скотоводстве большим спросом пользуется сперма, содержащая Х хромосому, что определяет женский пол, в мясном - Y хромосому, что определяет мужской пол. Эффективность, получаемая от использования данной методики, составляет 65 - 95% особей желательного пола [2].
Ввиду того, что сексированная сперма отличается от обычной, успех работы заключается в тщательном планировании и подготовке как животного, так и самой спермы. При использовании сексированной спермы можно получать отличных здоровых телок для ремонта стада, но при этом необходимо следовать некоторым простым принципам, таким как: выбор соответствующих для осеменения коров и телок, и надлежащее обращение с сексированной спермой.

Выбор животных для осеменения.

Сексированное семя идеально подходит для осеменения телок, так как каждый последующий отел уменьшает оплодотворяемость.

Высокопродуктивным коровам нужно больше времени для восстановления после отела, поэтому нужно правильно рассчитать продолжительность сервис-периода. На практике для определения продолжительности сервис-периода можно использовать формулу умножения наивысшего среднесуточного удоя на 2.

Например. От коровы получено 45 кг молока в сутки, тогда 45 х 2 = 90 дней сервис-периода).

Нужно отчетливо помнить, что нельзя осеменять сексированным семенем коров переболевших маститом, хромотой, у которых отмечалась задержка последа и т.п.). Не рекомендуется использовать сексированное семя при использовании синхронизации половой охоты, когда в производстве практикуется осеменение телок/коров в фиксированное время.

Осеменение животных.

1. Половая охота

Для выявления половой охоты необходимо вести наблюдение за коровами и телками как минимум 3 раза в день по 15 минут, и особенно внимательно в период между дойкой и кормлением. У многих коров эффект неподвижности может проявляться в очень короткий период и его выявление очень важно для эффективного осеменения. Чтобы определить регулярный половой цикл, нужно аккуратно вести записи в журнале о выявленных половых охотах. Оплодотворяемость коров и телок, у которых выявлены отклонения от нормальной продолжительности цикла, будет ниже.

Вторичные признаки течки: попытки выполнения садки, помещение головы на спину другого животного и т.п. являются менее значимыми признаками половой охоты. Для осеменения животных с такими признаками течки можно использовать менее ценное семя, даже при двукратном осеменении с промежутком в 24 часа.

2. Период осеменения

На протяжении этого периода необходимо обеспечить наиболее аккуратное обращение с животными. Чтобы осеменение было наиболее эффективным, его нужно провести через 12 часов после выявления эффекта неподвижности.

Время осеменения телки/коровы должно быть ограничено. Крайне важно наличие качественной площадки (помещения) для осеменения. Перед осеменением необходимо спокойно перевести животных парами или небольшими группами на площадку (помещение) для осеменения. Перевод животных по одному вызывает стресс.
Рекомендации по обращению с сексированным семенем.

Успех повышения воспроизводства зависит от внимания к деталям. Практические опыты показали, что выполнение некоторых простых правил обеспечит наибольший процент оплодотворяемости.

Работа с соломинками:

- для работы с содержащими сперму соломинками, используйте только пинцет;
- никогда не следует доставать только 1 соломинку, чтобы взглянуть на нее, она почти наверняка слишком нагреется. Используйте этикетки в контейнере для определения соломенок;
- при выемке соломинки для использования, максимально сократите время нахождения контейнера над поверхностью азота. Он не должен находиться вне азота более 5 секунд (если необходимо больше времени погрузите контейнер назад в азот на 10 секунд, а затем попробуйте снова).

Оттаивание соломинок:
- сначала нужно проверить температуру воды в оттаивателе соломинок с помощью термометра (не забывайте регулярно проверять термометр);
- извлеките только ту соломинку, которую собираетесь использовать;
- встряхните соломинку, чтобы удалить остатки жидкого азота;
- оттаивайте только 1 соломинку за раз, оттаивание большего количества не рекомендуется;
- оттаивайте соломинку со спермой при температуре 38°С в течение 30 секунд;
- после нагревания не давайте соломинкам остывать;
- полностью протрите соломинку бумажным полотенцем, так как вода губительна для спермы;
- предварительно подогрейте оборудование для искусственного осеменения и изолируйте его до осеменения;
- семя нужно использовать в течение 10 минут после извлечения его из сосуда;
- никогда не сгибайте соломинки.

Общие требования при использовании сексированного семени:
- для осеменения сексированным семенем используются преимущественно телки, которые после тщательного отбора должны быть абсолютно здоровыми;
- используется это семя в хозяйствах, благополучных по инфекционным заболеваниям;
- сперма вводится внутриматочно, с помощью обычного катетера для осеменения;
- осеменять телок нужно только в спонтанный эструс;
- оттаивать соломинки с сексированным семенем нужно при 38°С в течение 30 сек.; температура и продолжительность нагрева точно указываются в инструкции фирмой-производителем;
- от оттаивания спермы до осеменения животного должно пройти не более 10-15 мин.

Кормление и содержание животных.

Как минимум за месяц до времени осеменения нужно, чтобы телки/коровы привыкли к месту содержания, не были под воздействием стресса и набирали живую массу.
1. Содержание и кормление в период перед осеменением.

Телок следует разделить на небольшие группы, с которыми легко работать. Большие группы могут вызвать стресс и с ними тяжелее работать.

У коров с высоким удоем, с негативным балансом энергии и теряющих живую массу процент оплодотворяемости будет ниже.

Необходимо обеспечить животным рацион, сбалансированный по энергии, протеину и минеральным веществам, желательно с постепенно повышающейся питательностью. Нельзя изменять рацион за месяц до, и месяц после осеменения.

2. Состояние репродуктивной системы телок/коров.

Необходимо максимально уменьшить риск возникновения заболеваний, влияющих на репродуктивную сферу, желательно провести вакцинацию против инфекционных заболеваний (вирусная диарея крупного рогатого скота, лептоспироз и т.п.).
После отела, нужно обеспечить полное восстановление здоровья коров (животные должны вернуться к нормальному половому циклу, матка должна прийти в норму и подготовиться к последующей стельности, не быть инфицированной).

Коровы, с заболеваниями маститом или хромотой менее фертильны, и им следует уделить особое внимание перед осеменением.

Общие выводы по использованию сексированной спермы:
- сексированная сперма в 2-3 раза дороже обычной;
- при производстве данной спермы используется специальный метод с применением красящего вещества, наносящий повреждение клеткам, из-за чего фертильность спермы снижается;
- необходимо выбирать сперму такого быка, у которого показатель рождаемости потомства (фертильность) выше среднего;
- осеменение необходимо производить согласно требованиям инструкции фирмы-производителя;
- летом не целесообразно использовать эту сперму, наилучшее время для осеменения - весна и осень, так как в это время процент результативного оплодотворения самый высокий;
- рекомендуется использовать только для осеменения телок, а также для первого осеменения коровы после отела;
- соотношение полов рожденных телят гарантируется производителем;
- жизнеспособность телят не уступает жизнеспособности сверстников, рожденных при использовании обыкновенной спермы.

Работу и осеменение сексированным семенем должны проводить специалисты, обладающие соответствующими знаниями и использующие специальное компьютерное программное обеспечение. Выбор быка-производителя для осеменения телки/коровы должен происходить с учетом экстерьера животного, показателей его продуктивности, с использованием информации об особи, указанной в ее сертификате происхождения. При осеменении допускается коэффициент родства (инбридинга) не выше 6,25 % [2].
Данная технология является чрезвычайно сложной в исполнении, оборудование для лаборатории, кроме того, что оно дорогостоящее, требует высокой подготовки специалиста в управлении им. Мне пришлось работать в такой лаборатории в Великобритании в компании Cogent в 2001 г., т.е. во время ее становления. Несмотря на высокое мастерство персонала лаборатории, методическое руководство ее работой осуществляла американская компания X&Y Inc.. Результаты работы лаборатории уже тогда были впечатляющими - около 90% особей желаемого пола.

Конечно, в России надо иметь такую лабораторию и не одну, но и не десятки, как это уже предполагается сделать. Прежде всего, такие лаборатории штучные, не зря их в США на сегодняшний день четыре, в Великобритании - две, в Швейцарии - одна, в Голландии - одна, в Японии - одна. Поэтому инвесторам, прежде чем принимать решение по финансированию подобного рода проектов, нужно хорошо изучить данный вопрос, сопоставив все за и против!

Литература

1. Красота В.Ф., Джапаридзе Т.Г., Костомахин Н.М. Разведение сельскохозяйственных животных. - 5-е изд. перераб. и доп. - М.:КолосС, 2006. - 424 с.
2. Основы современного производства молока /Под ред. проф. Н.М. Костомахина. - Венгрия, г. Буди, Рада пуста: Хунланд Трейд Кфт., 2011. - 62 с.
3. Lots of interest in sexed semen. /Veepromagazine, Vol.66, August, 2007. - P. 4-5.

Н.М. Костомахин, доктор биологических наук, профессор