Сравнительная характеристика и современная классификация методов определения пола молодняка сельскохозяйственной птицы
Постановка проблемы в общем виде. В XX веке получила бурное развитие одна из ведущих отраслей животноводства — промышленное птицеводство. Основная черта этой отрасли — специализация птицеводческих предприятий и концентрация в одном месте не только особей одного вида или породы птицы, но и одного пола. В связи с этим птицеводы-практики поставили перед учеными конкретную задачу: разработать простые и надежные методы определения пола суточного молодняка, который должен выращиваться для птицефабрик или комплексов по откорму птицы на мясо [1 — 6].
Формулирование целей статьи. Целью статьи есть сравнительный анализ эффективности известных на сегодняшний день методов определения пола молодняка птицы и их классификация в зависимости от особенностей применения.
Изложение основного материала. Попытки научиться определять пол суточного молодняка предпринимались птицеводами уже давно. Первые народные приемы сексирования молодняка птицы были неточными и базировались на эмпирических знаниях о морфологических и адаптивных различиях суточных петушков и курочек. В основу более поздних методов определения пола птенцов положены генетические закономерности наследования легкоразличимых фенотипических признаков и использование различных технических устройств. Современный же уровень разработки приемов сексинга молодняка сочетает в себе новейшие знания о геноме птиц и молекулярно-генетические технологии идентификации их пола.
(слева на право: петушок, курочка, петушок, курочка)
Генетические методы (аутосексинг). Аутосексинг цыплят базируется на разведении специально выведенной меченой по полу птицы, у которой половая принадлежность суточного молодняка определяется по окраске пуха (колорсексинг) или типам оперяемости крыла (федерсексинг) [16,17]. В современном птицеводстве особенно широко распространены аутосексные кроссы яичных и мясных кур, у которых в качестве маркеров пола используются системы альтернативных аллелей — «серебристость — золотистость» или «полосатость — однотонность» окраски оперения, а также «ранняя — поздняя» оперяемость молодняка. Аутосексинг обеспечивает высокую точность (98 — 100 %) и скорость (1,5-7 тыс. гол./час) сортировки молодняка по полу. Он безвреден для птенцов, высокотехнологичен и не требует длительного обучения операторов-сортировщиков.
Рис. 3. Внешний вид гонад
курочки (а) и петушка (б)
Зондовый метод. В середине XX века в Японии был разработан способ определения пола молодняка с помощью телескопического устройства, называемого «чик-тестер» [13,18]. Это оптическое устройство состоит из трубки-окуляра со стеклянным полым стержнем (световодом), который вводят через клоаку в кишечник цыпленка для осмотра брюшной полости (рис. 3-4). По оси стеклянного стержня направляется мощный пучок света, который освещает через тонкую стенку кишечника половые железы — семенники у петушка, яичник — у курочки, расположенные вблизи позвоночника в области крестца. В поле зрения оператора у петушков виден один из двух молочно-белых семенников, имеющих форму рисовых зерен примерно одинаковых по величине (рис. 3). У курочек же наблюдается плоский бледно-розовый яичник треугольной формы, расположенный, как правило, с левой стороны. Правый яичник у самочек слаборазвит .
1 — лопатка; 2 — семенники или яичник; 3 — позвоночник;
4 — клоака; 5 — ребра; 6 — стеклянная трубка прибора.
Зондовый метод имеет ряд недостатков, свойственных японскому. Труд операторов монотонен и утомителен, производительность труда при этом невысокая, а сам метод сложен в осуществлении и требует длительного обучения. К тому же в процессе определения пола «чик-тестером» не исключается стрессирование, травмирование и перезаражение молодняка возбудителями кишечных инфекционных заболеваний. Все это снижает привлекательность данного метода для промышленного птицеводства.
Акустический метод. Половой диморфизм в строении нижней гортани у однодневного молодняка приводит к различиям в спектральновременной структуре звуковых сигналов дискомфорта у самцов и самок уже с момента вылупления (рис.5, 6). Это явление положено в основу одного из способов определения пола суточного молодняка птиц, приоритет в разработке которого принадлежит отечественным исследователям [19 — 23].
мясного (А) и яичного (Б) направлений продуктивности.
Слева — курочки; справа — петушки.
японского перепела (А) и цесарки (Б).
Слева — самки; справа — самцы.
Применение способа требует специальной электронно-акустической аппаратуры, которая позволяет определять пол цыплят яичного направления продуктивности с точностью до 90 %, мясного направления — с точностью до 80 %, гусят, утят, индюшат, цесарят и перепелят — до 85 — 95 %, а птенцов различных видов диких птиц — до 90 %.
Цитогенетический метод. Описана методика сексирования суточных цыплят по кариотипу быстроделящихся клеток пульпы пера [24]. У кур (как и у других видов птиц) дивергенция половых хромосом зашла дальше, чем у млекопитающих. «Мужская» половая Z-хромосома — самый длинный метацентрик кариотипа, тогда как «женская» половая W-хромосома является субметацентри-ком, который примерно в 10 раз меньше Z-хромосомы. Исследуя митозы клеток пульпы пера обычным цитогенетическим методом, можно по количеству Z-хромосом определить пол цыпленка. Если в кариотипе анализируемого птенца две Z-хромосомы, значит это петушок, а если только одна — курочка (рис. 7). Цитогенетический метод определения пола абсолютно точен, но трудоемок и нетехнологичен. Наиболее оправдано его использование в целях генетической экспертизы.
Овосексинг. На рубеже ХХ и ХХІ веков в разработке методов сортировки молодняка домашних птиц по полу начался новый этап, ознаменовавшийся тем, что процедура сексирования племенной и промышленной птицы стала перемещаться на ее эмбриональную стадию развития [28 — 49]. В отношении кур уже сейчас существует принципиальная возможность определения пола развивающихся эмбрионов (овосексинг) в такие возрастные периоды:
цепной реакции ДНК эмбрионов мужского и женского полов
Такой же результат можно получить путем амплификации с помощью ПЦР повторяющейся последовательности Xho1, представленной примерно 14 000 копий на W-хромосоме и всего лишь небольшим количеством повторов на аутосомах [48 — 49]. Путем подбора соответствующих праймеров и условий проведения ПЦР может быть обнаружено присутствие только большого количества Xho1-повторов в W-хромосоме самок.
Выводы. 1. К настоящему времени известно более десяти различных методов определения пола суточного молодняка домашних птиц. Однако большинство из них не обеспечивают высокую точность и скорость сексирования птенцов. Многие из этих методов трудоемки и сложны в использовании, оказывают стрессирующее воздействие на птенцов, нередко приводят к их травмированию. Поэтому в современном мировом птицеводстве широко используются только три из вышеописанных способа определения пола суточного молодняка — японский (вентсексинг) и два генетических (федер- и колорсексинг). 2. В начале XXI века современная биологическая наука подошла к рубежу, за которым станет возможна надежная автоматизация диагностики пола не только у суточного молодняка, но и у ранних эмбрионов домашней птиц. Можно также надеяться, что в обозримом будущем будут найдены подходы к искусственной регуляции пола у птиц, что сулит промышленному птицеводству еще больший экономический эффект. 3. На основе сравнительного анализа предложена современная классификация методов определения пола молодняка сельскохозяйственной птицы.
Омар Хусейн Алі, магистрант биолого-технологического факультета
Сумской национальный аграрный университет
2. Старчиков Н., Догадаев А. Влияние раздельного выращивания курочек и петушков на их рост, развитие и продуктивные качества // Передовой науч.-произв. опыт в птицеводстве: Экспресс-информация. — 1983. — № 4. — С. 14-16.
3. Marks H.L. Sexual dimorphism in early feed and water intake of broilers // Poultry Sc.- 1985.- Vol. 64. — № 3.- P. 425-428.
4. Marks H.L. The role of water intake on sexual dimorphism for early growth of broilers // Poultry Sc.-1986.- Vol. 65. — № 3.- P. 433-435.
5. Marks H.L. Sexual dimorphism in broilers following periods of equal water and feed intake // Poultry Sc. — 1987. — Vol. 66. — № 3. — P. 481-389.
6. Дуюнов Э.А., Гадючко О.Т., Рябоконь Ю.А., Зардаш Джамиль Мери. Половой диморфизм и его связь с хозяйственно-полезными признаками индеек // Научно-технический бюллетень / УНИИП. Харьков, 1988. — № 25. — С. 10-14.
7. Ковацкий М., Лысенко Ф. Технология выращивания и содержания мускусных уток. — М.: Агропромиздат, 1986. — 6 с.
8. Рябоконь М.Г. Роздільностатеве вирощування аутосексних гусенят на м’ясо // Птахівництво. -1983. — Вип. 36. — С. 56-57.
9. Jones E. Sexed benefits could be worth 55 million a year // Poultry World. — 1990. — Vol. 177. — № 5. -P. 20-21.
10. Seemann J. The influence of age, sex and cutting of broilers // Quality of Poultry Meet. — 1981. — P. 28-30.
11. Андреев Н.Ф. Половой диморфизм индеек и его селекционное значение // Птицеводство: Респ. межвед. темат. науч. сб. / Укр. НИИ птицеводства. — 1979. — № 28. — С. 13-15.
12. Jones E. Sexed benefits could be worth 55 million a year // broilers // Quality of Poultry Meet. — 1981. — P. 22-27.
13. Быховец А.У. Определение пола молодняка // Орлов М.В., Быховец А.У., Злочевская К.В.. Инкубация. — М.: Колос, 1970. — Гл.5. — С. 132-137.
14. Canfield T.H. Sex determination of day old chicks. — Poultry Sci. — Vol.19. — 1940. — Р. 235-238.
15. Canfield T.H. Sex determination of day old chicks. Poultry Sci. — Vol.20. — 1941. — № 4. — Р. 327-330.
16. Hann C.M. Sex-linkage in poultry breeding // Bull. / Min. Agriculture Fisheries Food. -Lond.: H.M.S.O., 1966. — № 38. -23 pp.
17. Silverudd M. Genetic basis of sexing automation in the fowl // Acta agr. scand. — 1978. — Vol. 28. — №4. — P. 169-195.
18. Бессарабов Б.Ф. Практикум по инкубации яиц и эмбриологии сельскохозяйственной птицы. -М.: Агропромиздат. 1985. — 175 с.
19. А.С. 1044250 СССР, МКИ З А 01 К 45/00. Способ определения пола цыплят / В.Д. Бутенко (СССР). — № 2764325/30-15; Заявл. 04.05.79; Опубл. 30.09.83; Бюл. № 36. — С.8.
20. А.С. 1503719 СССР, МКИ 4 А 01 К 45/00. Устройство для определения пола цыплят (А. Г. Соловьев (СССР). — № 4239503/30-15; Заявл. 04.05.89; Опубл. 30.08.89; Бюл. № 32. -С.11.
21. Бутенко В.Д. Исследование аутосексного метода сортировки суточных цыплят по полу // Сб. науч. тр. — Волгоградский СХИ, 1975. -Т. 18. -С. 122-128.
22. Тихонов А.В., Мусаев А.М., Гуцев В.М. Полуавтоматический радиоэлектронный определитель пола у суточных цыплят мясных направлений// Новые приборы, устройства и технологические процессы, разработанные учеными МГУ. -М., 1982. -С. 3-8.
23. Тихонов А.В., Акустическая сигнализация и экология поведения птиц. — М.: Изд-во Моск. ун -та, 1986. — 240 с.
24. Krishan A. A cytological method for sexing young chicks // Experientia. — Basel, 1962. — Vol. 18. — P. 101-102.
25. Kodama H., Saitoh H., Tone M., Kuhara S., Sasaki Y., Mizumo S. Nucleotide sequences and unusual electrophoretic behavior of the W chromosome-specific repeating DNA units of the domestic fowl, Gallus gallus domesticus // Chromosoma. — Berl., 1987. — Vol. 96. — P. 18-25.
26. Tone M., Nakano N., Takao E., Narisawa S., Mizuno S. Dеmonstration of W chromosome-specific repetitive DNA sequences in the domestic fowl, Gallus g. domesticus // Chromosoma. — Berl., 1982. — Vol. 86. — P. 551-569.
27. Uryu N., Nagata Y., Ito K., Saiton H., Mizuno S. Determination of the sex of chickens by a biotin-labeled deoxyribonucleic acid probe // Poultry Sc.- 1989. — Vol. 68. — № 6.- P. 850-853.
28. Рольник В.В. Биология эмбрионального развития птиц: — Ленинград, «Наука», 1968. — 425 с.
29. Kosin I.L., Munro S.S. Evidence of a sex differential in the utilization of shell calcium by the chick embryo // Sci. Agr. — 1941. — Vol. 21. — P. 315-317.
30. Henderson E.W. Which chicks hatch first — male or female? // Michigan State Univ. Agric. Exptl. Sta. Quart. Bull. — 1956. — Vol. 38, № 3. — P. 362-363.
31. Omura T. A су^^^! observation on the sex-chromosome of blood corpuscles exclosed in the vitelline vessels of the chick embryo// Japan. J. Genetics. — 1967. — Vol. 42. — № 1. — P.61-65.
32. Santos G.A., Silversides F.G. A method for separating sex-linked imperfect albino (S*ALS) and nonalbino embryos before hatch // Poultry Sci. — 1996. — Vol. 75, — № 5. — P.585-588.
33. Пат. 06029080 США, МКИ 57 0 A 61 В 505. Method and apparatus for avian pre-hatch sex determination / Reynnells R.D., Flegal C.J. (США); Заяв. 06.07.98; опубл. 22.02.2000. — 2c.
34. Пат. 06365339 США, МКИ С 12 Q 100. Gender determination of avian embryo / Daum K.A., Atkinson D.A. (США); Заяв. 02.09.99; опубл. 02.04.2002. — 2c.
35. Klein S., Flock D., Ellendorff F. Management of newly hatched male layer chicks — current knowledge on sex determination and sex diagnosis in chicken: potential solutions // World’s Poultry Sci. Journal. — 2003. — Vol. 59. — № 1. — P.62-64.
36. Preisinger R. Sex determination in poultry — a primary breeder’s view // World’s Poultry Sci. Journal. — 2003. — Vol. 59. — № 1. — P.54-58.
37. Embrex Awarded U.S. Patent for Its Poultry Gender Sort Technology. USA. Embrex, Inc. (ticker: EMBX, exchange: NASDAQ) News elease-8-Mar. -2001. — 2 p.
38. Пат. 06176119 США, A 01 K 4500. Method for localizing allan- toic fluid of avian eggs / Gore A.K., Bryan T. (США); Embrex, Inc. Заяв. 20.10.98; опубл. 23.01.2001. — 2c.
39. Пат. 06244214 США, A 01 K 4300. Concurrent in ovo injection and detection method and apparatus / Hebrank J.H. (США); Embrex, Inc. Заяв. 22.12.99; опубл. 12.06.2001. — 2c.
40. Phelps P., Bhutada A., Bryan S., Chalker A., Ferrell B., Neuman S., Ricks C., Tran H., Butt T. Automated identification of male layer chicks prior to hatch // World’s Poultry Sci. Journal. — 2003. — Vol. 59. -№ 1. — P.33-38.
40. Tiersch T.R. Identification of sex in chickens by flow cytometry // World’s Poultry Sci. Journal. — 2003. — Vol. 59. — № 1. — P.25-32.
41. Britten R.J., Davidson E.H. Repetitive and non-repetitive DNA sequences and a speculation on the origins of evolutionary novelty // Quarterly Review of Biology. — 1971. — Vol. 46. — P.111-138.
42. Hinegardner R. Evolution of genome size. In: Molecular Evolution (Ayala, F.J. Ed), Sinauer, Massachusetts. — 1976. — P. 179-199.
43. Rasch E.M. Use of deoxyribonucleic acid-Feulgen cytophotometry for sex identification in juvenile cranes (Aves: Gruiformes) // Journal of Histochemistry and Cytochemistry. — 1976.- Vol. 24. — P.607.
44. Rasch E.M. DNA «standart» and the range of accurate DNA estimates by Feulgen absorption microspectrophotometry. In Advances in Microscopy (Cowden R.R. and Harrison F.W. Eds) A.R.Liss, New York. — 1985. — P. 137-166.
45. Nakamura D., Tiersch T. at al. Rapid identification of sex in birds dy flow cytometry. Cytogenetics and Cell Genetics. — 1990. — Vol. 53. — P.201-205.
46. Ellendorff F., Klein S. Current knowledge on sex determination and sex diagnosis: potential solutions // World’s Poultry Sci. Journal. — 2003. — Vol. 59. — № 1. — P.7.
47. Nandi S., McBride D., Blanco R., Clinton M. Sex diagnosis and sex determination // World’s Poultry Sci. Journal. — 2003. — Vol. 59. — № 1. — P.8-14.
48. Klein S., Baulain U., Rokitta M., Marx G., Thielebein J., Ellendorff F. Sexing the freshly laid egg -development of embryos after manipulation; analytical approach and localization of the blastoderm in the intact egg // World’s Poultry Sci. Journal. — 2003. — Vol. 59. — № 1. — P.39-45.
www.perepelka.org.ua