Занятие 14-16 генетические аномалии у сельскохозяйственных и домашних животных

ТЕМА 6

ЗАНЯТИЕ 14

ГЕНЕТИЧЕСКИЕ АНОМАЛИИ И ТИПЫ ИХ НАСЛЕДОВАНИЯ
У ЖИВОТНЫХ РАЗЛИЧНЫХ ВИДОВ

Цель занятия. Изучить фенотипическое проявление и тип наследования ано­малий у животных.

Материалы и оборудование. Таблицы, схемы, фотографии.

Содержание занятия. Среди болезней животных в зависимости от генетических и средовых факторов различают три группы ано­малий: генетические, наследственно-средовые и экзогенные.

Генетические аномалии — это морфофункциональные наруше­ния в организме животных, возникающие в результате генных и хромосомных мутаций.

Наследственно-средовые аномалии — это нарушения, обуслов­ленные воздействием в равной степени эндогенных (генотипа) и экзогенных (внешняя среда) факторов.

Экзогенные аномалии — это ненаследственные нарушения, воз­никающие в результате действия на организм факторов внешней среды.

Задание 1. По данным таблицы 43 и рисунков 48—59 изучить фенотипическое проявление, характерные особенности, а также тип наследования основных генетических аномалий у крупного рогатого скота.


Обозначения: Ар — аутосомный рецессивный; Д — доминантный; Днп — доминантный с неполной пенетрантностью; Спр — сцепленный с полом рецес­сивный.

Задание 2. По данным таблицы 44 проанализируйте и устано­вить наиболее часто встречающиеся генетические аномалии у кос­тромской породы крупного рогатого скота.

Задание 3. По данным таблицы 45 изучите фенотипическое проявление, характерные особенности, а также тип наследования генетических аномалий у свиней.

Задание 4. По данным таблицы 46 изучите характерные особен­ности и тип наследования генетических аномалий у овец.

Задание 5. По рисункам 60—67 изучите генетические аномалии, встречающиеся у животных разных видов.

ЗАНЯТИЕ 15

ГЕНЕАЛОГИЧЕСКИЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ РОЛИ НАСЛЕДСТВЕННОСТИ
И ТИПА НАСЛЕДОВАНИЯ АНОМАЛИЙ И БОЛЕЗНЕЙ У ЖИВОТНЫХ

Цель занятия. Освоить метод генеалогического анализа для изучения роли на­следственности в проявлении аномалий и определения типа их наследования.

Материалы и оборудование. Схемы, плакаты.

Содержание занятия. Аномалия как морфофункциональная па­тология имеет свою форму признака и наследуется согласно зако­нам Менделя. Основным методом изучения роли наследственно­сти и типа наследования аномалий является анализ родословных, так как применять гибридологический анализ не всегда возможно. При составлении структурных родословных используют специ­альные символы и обозначения (рис. 68). Данный метод является весьма эффективным и в профилактике распространения патоло­гий и болезней животных.

В собаководстве обозначение носителя аномалии точкой по центру чаще используют для самок (сцепленная с полом патоло­гия) (рис. 69).

Символ со знаком вопроса внутри означает, что особь не обсле­дована по признаку, описываемому в родословной (рис. 70).Если символ перечеркнут прямой линией или под ним нари­сован крест, значит, данное животное погибло. Иногда крест ис­пользуют для обозначения мертворождения или перинатальной гибели (в течение первых 10 сут жизни).

Небольшими закрашенными квадратами в углах символов (или разными комбинациями таких отметок) можно обозначить любой признак или патологию (рис. 71).

Пробанд обозначают чертой или стрелкой под символом (рис. 72); если при появлении больного животного родословная еще не составлена, ее строят вверх или вокруг этого больного животного.

В структурной родословной можно указать год рождения поме­та (рис. 73). Эта информация особенно важна для болезней с по­здним проявлением.

Особь, на которую составляют родословную, называют пробан- дом. Если структурную родословную составляют таким образом, что сведения о потомках размещают от пробанда вниз к потом­ству, то ее называют генеалогическим древом (генеалогия); если от пробанда вверх к родителям и к другим более далеким предкам, то такую родословную называют таблицей предков. Генеалогии более удобны для генетического анализа, так как в этом случае всё по­томство происходит от одной родительской пары. Анализ родо­словных позволяет определить роль наследственности и тип на­следования аномалии, вероятность количественных проявлений аномалий при разведении животных.

Если в потомстве больных родителей всегда рождаются боль­ные дети или у каждого больного потомка хотя бы один родитель болен, анализируемая болезнь имеет доминантный характер на­следования (рис. 74). Для анализа количественных соотношений
расщепления необходимо суммировать потомков во всех скрещи­ваниях больного.

Изучение наследования рецессивных патологий более трудное, так как в этом случае возможен «перескок» признака через поко­ления, т. е. создается впечатление неожиданного появления пато­логии (рис. 75, 76). Для выявления рецессивных аномалий и бо­лезней очень удобны генеалогии с родственными скрещиваниями. Вероятность того, что родственники имеют в гетерозиготном со­стоянии одинаковые гены, значительно больше, чем не родствен­ники, а значит, вероятность появления рецессивных гомозигот в таких скрещиваниях возрастает.

У собак каждая аномалия в отдельности встречается сравнитель­но нечасто, но суммарный эффект «генетического груза» в породе может быть весьма ощутим. На рисунках 77—79 показаны генеало­гии инбредных собак и характер проявления патологии. Грей был повязан с Норой, в результате чего родилось 11 щен­ков (7Y, 4?) с нормальным прикусом, из которых Есей (Y), Клеопатра (9), Кассерпея (?) оставили потом­ство. От Грея и Касандры родилось 10 щенков (6в; 49), и только один (в) имел недокус.  Задание 1. Определите роль наследствен­ности и тип наследования аномалии «недокус» при разведении мастифов по результатам вязок (табл. 47, 48).

Задание 2. В результате вязки Джефа и Хелли один из трех щен­ков имел недокус (рис. 79). Определите возможный тип наследо­вания данной патологии, если из 4 известных вязок Джефа у трех щенков обнаружены недокусы.

Задание 3. Установите тип наследования недокуса по результа­там вязки кобеля породы бассет-хаунд Оккервиль Рокуэла с сукой А, имеющей сильный недокус (табл. 49, рис. 80). Рассчитайте со­отношение нормальных потомков и потомков с недокусом.

Задание 4. Проведите анализ родословной собак породы лабра­дор-ретривер и установите характер и тип наследования прогрес­сирующей атрофии сетчатки глаз (рис. 81).

Задание 5. На рисунке 82 найдите общих предков, если таковые имеются, запишите степень инбридинга. Определите роль наслед­ственности и характер наследования бесшерстности у телят черно­пестрой породы в хозяйстве «Красная Балтика».

Задание 6. На рисунке 83 найдите общих предков, если таковые имеются, запишите степень инбридинга. Определите роль наслед­ственности и характер наследования укорочения нижней челюсти у телят костромской породы в хозяйстве «Родина».

ЗАНЯТИЕ 16

РАСЧЕТ ВЕРОЯТНОСТИ ГЕТЕРОЗИГОТНОГО НОСИТЕЛЬСТВА
РЕЦЕССИВНЫХ ГЕНОВ У САМЦОВ И САМОК МНОГОПЛОДНЫХ ВИДОВ
ЖИВОТНЫХ (свиньи, собаки, кошки), А ТАКЖЕ САМЦОВ
МАЛОПЛОДНЫХ ВИДОВ ЖИВОТНЫХ В РАЗНЫХ ТИПАХ
ПРОВЕРОЧНЫХ СПАРИВАНИЙ

Цель занятия. Освоить методику расчета вероятности наличия рецессивных генов в генотипе многоплодных животных на примере собак.

Материалы и оборудование. Таблицы, схемы.

Содержание занятия. Расчет вероятности наличия аутосомно-рецессивных наследственных патоло­гий для анализа проверочных спариваний собак. Одной из возможностей определения гетерозиготных носителей рецессивных генов является проведение различных проверочных спариваний (включая анализирующее). Одним из типов провероч­ного спаривания является спаривание с гетерозиготным партне­ром изучаемой патологии. Если при таком типе скрещивания от кобеля или суки получают больных щенков или щенков с изучае­мой патологией, то эти родители считаются доказанными носите­лями, независимо от количества здоровых щенков за предыдущие пометы. Не обязательно использовать того же кобеля или суку для получения достаточного количества приплода. Можно взять лю­бое животное соответствующего пола, если известно, что оно яв­ляется гетерозиготным носителем. Число щенков каждого помета суммируют и по общему числу полученных потомков определяют вероятность гомозиготности проверяемого животного, используя таблицу 50.


Из таблицы видно, что вероятность того, что проверяемое жи­вотное гомозиготно и имеет генотип (например) АА при семи по­лученных щенках, равна только 86,6 %, а при восьми щенках — 90 %. Использование гетерозиготных сук тех пород, в которых число щенков в помете составляет в среднем 4—5, рекомендуется редко, так как спаривание ее с носителем (гетерозиготным кобе­лем) потребует получения 2 пометов. Кобеля можно спаривать с несколькими суками и одновременно получить данные о несколь­ких пометах, что значительно легче и быстрее, и малочисленный помет не может быть ограничением для использования гетерози­готных сук.

Задание 1. Для увеличения поголовья собак породы лабра­дор-ретривер вами закуплена собака, при спаривании которой с кобелем, от которого раньше рождались щенки с прогрессиру­ющей атрофией сетчатки (PRA) (аутосомно-рецессивный при­знак), все полученное потомство (девять щенков) было здо­рово:

а) определите вероятность того, что приобретенная вами собака является гомозиготной доминантной по гену PRA;

б)  рассчитайте вероятность гетерозиготного носительства ре­цессивного гена PRA у полученного поколения щенков;

в) как еще можно определить наличие рецессивного гена PRA у фенотипически здоровых щенков?

Используя данные таблицы 51, можно рассчитать вероятность того, что кобель или сука — доминантные гомозиготы (АА) по ис­следуемому гену при анализируемом спаривании их с гомозиготой (аа). Генотип тестера (кобель или сука) должен быть известен. Для накопления достаточного количества данных второе спаривание проверяемого животного можно проводить с другими партнерами, важно, чтобы они имели такой же генотип. Результаты спарива­ний суммируют. Например, если от собаки получены три щенка, вероятность того, что она гомозиготна по доминантному аллелю АА, равна 87,5 %. Если получено четыре щенка, эта вероятность составляет 93,8 %. Для пород с малыми пометами (3—4 щенка) ре­комендуют проверочные спаривания с рецессивными гомозиго­тами. Однако определение генотипа суки какой-либо породы, имеющей в среднем 1—2 щенков в помете, даже при таком под­ходе становится практически невозможно. Этот метод удобен, и его можно с успехом применять, особенно для анализа кобелей пород с 1—2 щенками в помете. Например, кобелей-матадоров (так в Америке называют производителей, от которых получают сотни и даже тысячи потомков). При малом числе потомков ис­пользуют таблицу 52.

Задание 2. При скрещивании кобеля породы лабрадор с пятью дочерьми получено пять, семь, девять, шесть и семь щенков. Оп­ределите вероятность того, что данный кобель гомозиготен по до­минантным генам.

Задание 3. При скрещивании кобеля породы уэст-хайленд-уайт- терьер с семью суками той же породы получено 26 щенков без при­знаков проявления краниомандибулярной остеопатии. Позднее в пометах от двух из этих сук появились щенки с этим заболеванием: у одной суки один щенок из трех, у другой — один щенок из четы­рех. Определите вероятность того, что кобель гомозиготен по доми­нантным генам краниомандибулярной остеопатии.

Задание 4. У собак породы бультерьер встречается акродерма- тит — болезнь с аутосомно-рецессивным характером наследова­ния. Допустим вы приобрели здорового кобеля данной породы, но у его прабабки некоторые щенки страдали этой болезнью, а про­веденное проверочное спаривание его с больной сукой дало шесть здоровых щенков.

Рассчитайте вероятность того, что купленный вами кобель ге­нетически нормальный (гомозиготен по доминантному гену).

Вычислите вероятность того, что животное гомозиготно по до­минантному признаку, по результатам его спариваний с рецессив­ным гомозиготным и гетерозиготным партнером (табл. 53).

Данные, полученные в двух типах спариваний, объединяются.

Пример. Если сука принесла четырех щенков от кобеля-носителя и двух щен­ков от пораженного кобеля и все потомство фенотипически нормальное, то веро­ятность того, что она генетически нормальна, равна 92,1 %.

Если получилось так, что собака была спарена с носителем или с собакой, у которой позже развился рецессивный признак, то это можно использовать для оценки генотипов собак.

По результатам случайных спариваний с рядом партнеров, ге­нотипы которых неизвестны, можно также определить вероят­ность того, что животное гомозиготно по доминантному признаку (патологии). Для этого необходимо знать частоту изучаемого при­знака (патологии) и, следовательно, частоту гена популяций собак этой породы, которые сопоставляют с данными таблицы 54.

Таблицу 54 можно использовать для определения вероятности того, что собака не несет гена (генов) любого заболевания, о кото­ром есть подходящая информация. Однако появление в потомстве собаки больного щенка служит доказательством ее носительства независимо от числа здоровых щенков.

Пример. От кобеля с неизвестным генотипом на носительство рецессивного при­знака — краниомандибулярной остеопатии — получено 50 щенков в 10 спариваниях. Частота собак, больных краниомандибулярной остеопатией, в породе равна 2 %.

По формуле Харди—Вайнберга вычисляем частоту носителей. Она равна 24,2 %. Сопоставив частоту 25 % с данными таблицы 54, находим, что используе­мая особь является генетически нормальной по данной патологии с вероятностью примерно 99 %.

Спаривание кобеля (или проверяемого другого вида, например, быка) с его собственными дочерьми позволяет оценить присут­ствие в его генотипе всех рецессивных генов. В этих случаях чаще используют данные таблицы 55.


Пример. Кобеля спаривали с четырьмя его дочерьми, получили 4 помета по пять, шесть, семь и восемь щенков в каждом, при этом все щенки были феноти­пически нормальные и без проявления признаков наследственной болезни. Соот­ветствующие размерам помета вероятности — 62, 59, 57 и 55 %. Находим вероят­ность того, что кобель является носителем вредного рецессивного гена, вероят­ность составляет только 11,4 %. Соответственно вероятность того, что этот кобель не несет нежелательных рецессивных генов, равняется 88,6 %.

0,62 х 0,59 х 0,57 х 0,55 = 0,114 х 100 = 11,4 %.

Эмпирическую оценку рисков того, что родственники пле­менного кобеля или суки несут гены соответствующих аутосом- ных рецессивных заболеваний, можно сделать на основании данных таблицы 56 по минимальным рискам, так как наличие больных родственников или носителей может увеличить веро­ятность гетерозиготности для каждой из этих собак.

Расчет вероятности носительства наслед­ственных рецессивных патологий или болезней, сцепленных с полом (Х-хромосомой). Для признаков сцепления с полом любое спаривание самки с фенотипически нормальным самцом является проверочным. Вероятность носи­тельства рецессивных генов, сцепленных с полом и обусловлива­ющих патологии или болезни, можно рассчитать практически для всех самок, которые приносили щенков.

Пример. Для породы характерно наличие 3—4 щенков в помете. У любой собаки за 2 помета может родиться четыре самца, и если все они здоровы, то веро­ятность того, что она не несет гена заболевания, составляет 93,8 %.

Правило сумм номеров поколений, позволяю­щее определить риск рождения больного щенка (с патологией) при анализе родословных. Этот ме­тод используют для вычисления вероятности рождения (гомози­готного рецессивного) щенка от родителей, генотипы некоторых предков которых являлись носителями наследственных патологий, болезней. Решение о получении потомства от суки и кобеля, среди предков которых встречались носители гена или больные живот­ные, следует принимать в зависимости от частоты и тяжести забо­левания. Если риск для предполагаемого спаривания выше, чем средний по породе, и заболевание тяжелое, то такое спаривание бу­дет нежелательным, так как может привести к увеличению частоты патологий в породе. Поэтому при составлении плана подбора и закрепления производителей необходимо провести оценку рисков появления рецессивных патологий или наследственных болезней.

Пример. Пример трех комбинаций генотипов приведен на рисунке 84. Комби­нация Б—Б отмечена у животных в третьем и четвертом поколениях, сумма номе­ров поколений 3 + 4 = 7. В таблице 57 находим соответствующую сумму номеров: ряд 7 столбец 1, и определяем, что в предполагаемом помете для каждого щенка риск быть больным составляет 3,13 %.


В комбинации Б—Н во втором поколении было больное животное, в третьем — носитель, сумма номеров поколений 2 + 3 = 5. По ряду 5 и столбцу 2 находим, что в предполагаемом помете каждый щенок имеет 6,25%-ный риск быть больным.

В комбинации Н—Н в первом и втором поколениях выявлен носитель 2, сум­ма составляет 1 + 2 = 3. По ряду 3, столбцу 3 находим, что у каждого щенка от предполагаемого спаривания шанс быть больным составляет 12,5 %.

Задание 5. Изучите родословную (рис. 84) и дайте анализ вероят­ности рождения потомства с гомозиготной рецессивной патологией.

Правила умножения, суммирования и ослабле­ния вероятности получения доминантного и ре­цессивного гена. Правило умножения заключается в том, что если происходят два и более независимых события, вероятность того, что оба события произойдут одновременно, можно вычислить.

Если комбинирование генов происходит случайно или незави­симо, вероятность двух и более исходов, случившихся одновре­менно, равна произведению вероятностей индивидуальных собы­тий. Это правило используют для расчета вероятности рождения больных щенков в потомстве от спариваний, когда известны гено­типы отдельных предков в родословной.

Пример. При скрещивании гетерозиготного кобеля (Аа) с гетерозиготной су­кой (Аа) вероятность появления гена А или гена а в каждом сперматозоиде и в каждой яйцеклетке составляет 50 : 50; следовательно, риск появления каждой комбинации генов у потомков равен:

КА х СА = (0,5) х (0,5) = 0,25 = 25 %;

КА х Са = (0,5) х (0,5) = 0,25 = 25 %;

Ка х СА = (0,5) х (0,5) = 0,25 = 25 %;

Ка х Са = (0,5) х (0,5) = 0,25 = 25 %.

Возможность получения доминантного или рецессивного гена от одного роди­теля не зависит от другого родителя. Следовательно, все четыре возможных исхода имеют равные вероятности (25 %), что является произведением вероятностей об­разования соответствующих гамет.

Правило суммирования дает общий результат и его вероятность. Результаты должны быть независимыми и взаимно исключающими.

Пример. Какова вероятность, что потомок получит доминантный и рецессив­ный гены, если не важно, какой ген получен от отца, а какой от матери. Суммиру­ют индивидуальные вероятности. В вышеупомянутом примере вероятность КАСа равна 0,25, вероятность КаСА — 0,25 %. Согласно правилу суммирования искомая вероятность будет равна

0,25 + 0,25 = 0,50, или 50 %.

Эти правила применяют при анализе родословных. На рисунке 85 сука 2 — носитель аутосомного рецессивного гена, кобель 1 — ге­нетически нормальный по исследуемому признаку. Шансы каж­дого потомка суки 2 получить от нее мутантный или нормальный ген равны 50 : 50.

Используя правило умножения, получаем вероятность того, что оба потомка помета а — сука 3 и кобель 4 — получат рецессивный ген:

0,5 х 0,5 = 0,25, или 25 %.

Риск быть носителем этого гена и для суки 3, и для кобеля 4 равен 50 %. Каков риск для суки 5, кобеля 6 и всех других щенков в помете b быть носителями этого гена? Так как шанс иметь му­тантный ген и для суки 3, и для кобеля 4 равен 50 %, то у каждого щенка шанс получить этот ген от каждого из родителей составляет 25 %. Используя правило сумм, получаем риск для суки 5, кобеля 6 и всех других щенков в помете:

0,25 + 0,25 = 0,50 = 50 %.

Такой же анализ осуществляют и в отношении всех щенков помета с. Так как оба родителя имеют одинаковый шанс быть носителями, эффекта ослабления, как при спаривании, между кобелем 1 и сукой 2 нет.

Условная вероятность — это вероятность одного случайного со­бытия, зависящая от другого случайного события. Условную веро­ятность используют для расчета вероятности того, что фенотипи­чески нормальный потомок носителей рецессивного аутосомного гена в действительности является носителем этого гена. Данное событие — рождение гетерозиготного потомка — и условие его на­ступления не независимы, следовательно, пользоваться правилом умножения нельзя. Для того чтобы вычислить условную вероят­ность, сначала вычисляют вероятность специфического условия, появление которого необходимо для того, чтобы могло произойти интересующее нас событие, а затем определяют вероятность инте­ресующего нас события:

Рс = Ра/Рь = 0,50/0,75 = 0,666 = 66,6 %,

где Ра — вероятность того, что любой потомок двух носителей окажется носите­лем, составляет 50 %; Рь — вероятность того, что любой потомок двух носителей будет фенотипически нормальным, составляет 75 %.

Вероятность (Рс) того, что фенотипически нормальный пото­мок гетерозиготных собак является носителем рецессивной пато­логии или болезни, равна 66,6 %.

Правило ослабления заключается в том, что если носитель (Да) или больной (аа) (кобель или сука) спариваются с генетически нормальной (ДД) по исследуемому гену собакой, для потомка риск быть носителем или больным в два раза меньше, чем для его роди­теля. На рисунке 85 сука 2 — носитель рецессивного гена (вероят­ность того, что она носитель, равна 100 %). Ее спаривают с самцом 1, гомозиготным по доминантному гену (не носитель). В связи с тем что вероятность того, что сука передаст каждому своему потомку в помете нормальный или рецессивный ген а, составляет 50 : 50, риск для каждого потомка быть носителем равен 50 %. Нормаль­ный генотип кобеля гарантирует нам, что риск для каждого щенка не может быть больше чем половина риска суки (т. е. он ослабляет риск).

Правила вычисления вероятностей нужны при обсуждении за­кономерностей передачи генов и признаков потомкам и рисков рождения щенков с генетическими патологиями. В малых выбор­ках (т. е. в каждом конкретном помете) за счет статистических ошибок частота появления потомков разных генотипов может быть любой. Поэтому не следует отказываться от контроля на­следственного заболевания только по той причине, что в помете, в котором с определенной вероятностью ожидается появление больных потомков, родились только здоровые.

Вероятности различных расщеплений по фенотипам в пометах от 3 до 10 щенков при теоретически ожидаемых менделевских со­отношениях 1 : 1 и 3 : 1 приведены в таблицах 58, 59.


Случайное расщепление по фенотипам и генотипам внутри по­мета, недостаточное получение щенков в помете делает необходи­мым суммирование данных нескольких спариваний потомков. При этом получают расщепление, близкое к ожидаемому, — 3 : 1 или 1 : 1.

Расщепление 1 : 1 наиболее часто встречается:

при скрещивании гомозигот по аутосомному рецессивному гену с гетерозиготой (аа х Аа);

спаривании гетерозигот по аутосомному доминантному гену с нормальным партнером (Аа х аа);

расщеплении по полу 1 самка : 1 самец (хотя отмечается незна­чительный избыток самцов);

среди сыновей при спаривании самок гетерозигот по сцеплен­ному с полом рецессивному гену с нормальным самцом (ХХ х ХУ).

Расщепление 3 : 1 наблюдают:

при скрещивании двух гетерозигот фенотипически нормаль­ных родителей (Аа х Аа) по аутосомному рецессивному гену;

скрещивании больных гетерозигот (Bb х Bb) по аутосомному доминантному гену;

спаривании самки, гетерозиготной по рецессивному сцеплен­ному с полом гену, с нормальным самцом (ХХ х ХУ) (три нор­мальных и один больной);

спаривании самки, гетерозиготной по доминантному сцеплен­ному с полом гену, с нормальным самцом (ХХ х ХУ).

Задание 6. Проведите анализ родословных (данные дает препо­даватель) и дайте оценку вероятности носительства аутосомно-ре- цессивной патологии у потомства на основе правил умножения, суммирования и ослабления.

Задание 7. У скоч-терьеров выявлено наследственное заболева­ние крампи (разновидность судороги) аутосомно-рецессивного типа наследования. При спаривании двух скоч-терьеров — пред­положительно носителей этой рецессивной патологии — получе­но пять здоровых щенков. Определите вероятность рождения по­томков с этой болезнью. Чем объясняется рождение только здоро­вых щенков?

Задание 8. При прохождении практики в ветеринарных клини­ках проведите анализ родословных животных с различными забо­леваниями и патологиями. Данные представьте в виде отчета.

Название книги — Практикум по ветеринарной генетике

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *