Способ повышения продуктивности дойных коров различных генотипов гена pon1

Изобретение относится к области биотехнологии. Заявлен способ повышения молочной продуктивности и качества молока дойных коров, который включает генотипирование коров голштинской породы по гену PON1 с идентификацией животных с генотипами АА, GA, GG и включение в рацион высокопродуктивных коров в первый период лактации преимущественно с генотипами GA и GG антиоксидантной добавки - 4,4-бис(2,6-ди-трет-бутилфенол) (коммерческое название «Бисфенол-5»), в дозе 2 мкмоль на 1 кг живой массы (0,5 г/гол в сутки) в течение 100 дней (т.е. первого периода лактации). Изобретение позволяет оптимизировать физиолого-биохимические процессы в организме на генном уровне и обеспечивает повышение молочной продуктивности популяций коров с генотипами GA и GG на 7,9-9,2% при высоком ее качестве. При этом снижаются затраты обменной энергии и сырого протеина рациона на единицу продукции соответственно на 7,3-8,4% и 7,3-8,3%. 3 з.п. ф-лы, 5 табл.

 

Изобретение относится к животноводству, в частности к способу повышения продуктивности лактирующих коров в первый период лактации, и может быть использовано для профилактики нарушений обмена веществ в организме, вызванных стресс-факторами, повышения молочной продуктивности, качества молока высокопродуктивных коров с заданными генетическими параметрами гена PON1.

Еще в конце прошлого века отечественным и зарубежным ученым было известно влияние биологически активных веществ на биохимические процессы, обеспечивающие образование ферментов, воздействующих на определенный участок ДНК, названный структурным геном, в котором заключена наследственная информация о синтезе данного фермента, активизирующего тот или иной биохимический процесс переваривания и усвоения питательных веществ, тем самым позволяя воздействовать на уровень и качество продуктивности животных [Биохимия и продуктивность животных / М.Т. Таранов - М.: «Колос». - 1976. - 240 с.; Генетика и обмен веществ / Р. Вагнер, Г. Митчелл. Перевод с англ. Э.А. Абелевой, М.П. Бельговского, Б.Н. Сидорова, В.В. Хвостовой. - М: ИЛ. - 1958. - 426 с.].

Однако, в последние годы в результате генетического улучшения молочного скота, продуктивный потенциал коров увеличился до такой степени, что нереально удовлетворить их потребность в питательных веществах, макро- и микроэлементах и витаминах. Это влечет за собой многочисленные серьезные метаболические нарушения, которые на клеточном уровне приводят к окислительному стрессу, повреждениям структуры молекулы ДНК и генным мутациям [Коденцова В.М., Вржесинская О.Α., Мазо В.М. / Витамины и окислительный стресс // Вопросы питания. - 2013. - Τ 82 №3. - С. 11-18] и преобладанию окисления над процессами восстановления, образованию свободных радикалов, тем самым повреждая структуру и функцию клеточных макромолекул, что отражается на обменных процессах и заболеваниях молочных коров [Oxidative Stress and Antioxidant Status during Transition Periodin Dairy Cows / Sharma N., Singh N.K., Singh O.P., Pandey V., Verma P.K. // Asian-Australasian Journal of Animal Sciences. - 2011. - 24(4). - P.479-484. DOI: https://doi.org/10.5713/ajas.2011.10220].

Регулирует активность процессов окислительного стресса система актиоксидантной защиты организма, одним из факторов которой эволюционно и генетически запрограммированных для оптимизации баланса окислительных процессов, является фермент параоксоназа-1 [Age-related decrease in high-density lipoproteins antioxidant activity is due to an alteration in the PON1's free sulfhydryl groups / L.C. Jaouad, C. De Guise, H. Berrougui et al. // Atherosclerosis. - 2006. - 185(1). - P. 191-200. doi: 10.1016/j.atherosclerosis.2005.06.012].

Параоксоназа-1 - фермент из семейства эндогенных гидролаз, играет важную роль в защите организма человека и животных от окислительного стресса, обусловленного свойством биологического антиоксиданта и детоксикатора [Параоксоназа: молекулярно-генетические аспекты и клиническое значение / Э.А. Ефимцева, Т.Н. Челпанова // Успехи современной биологии. - 2012. - Т. 132, №3. - С. 282-296], поэтому играет важную роль во многих заболеваниях и метаболических изменениях, связанных с образованием активных форм кислорода [Serum paraoxonase 1 (PON1) activity and lipid metabolism parameters changes in different production cycle periods of Holstein-Friesian, Polish Red and Norwegian breeds / M. Kulka, J. Korodziejska-Lesisz, // Polish Journal of Veterinary Sciences. - 2016.-Vol. 19, No. 1.-P. 165-173. DOI 10.1515/pjvs-2016-0021].

При употреблении в рационах питания кормовых добавок, содержащих антиоксиданты, активизируется экспрессия гена параокосназа-1, повышающего его антиоксидантную роль в организме, происходит защита фермента от инактивации и повышается его стабильность [Effects of green tea on serum paraoxonase/arylesterase activities in streptozotocin-induced diabetic rats / S. Tas, S. Celikler, S. Ziyanok-Ayvalik, E. Sarando, and M. Dirican // Nutrition Research, Vol. 25, Issue 12, P. 1061-1074, 2005. DOI: 10.1016 / j.nutres.2005.10.001].

В связи с этим актуальным является изыскание новых средств, снижающих свободно-радикальное окисление, способствующих активизации эндогенных антиоксидантов, нормализации физиолого-биохимического статуса и реализации генетического потенциала продуктивности у высокопродуктивных коров в стрессогенных условиях промышленного комплекса.

Для устранения этих метаболических нарушений на практике рекомендуют использовать как биологические, так и синтетические антиоксиданты различной химической природы, способные связывать свободные радикалы (активные формы кислорода) и замедлять окислительно-восстановительные процессы, а также противостоять инфекциям.

Известен широко применяемый антиокислительный агент - ионол (2,6-ди-трет-бутил-4-метилфенол) [Связь между химическим строением и мишенью действия как основа классификации антиоксидантов прямого действия / В.Г. Зайцев, О.В. Островский // Экспериментальная фармакология. - 2003. - Τ 66 №4. - С. 66-70]. Однако недостатком данного соединения является то, что применение его в высоких дозах увеличивает образование активных метаболитов кислорода. Кроме того, продукты окислительной деструкции этого соединения подавляют ферментативную антиоксидантную систему.

В исследованиях А.В. Якимова (Влияние антиоксидантов на обмен веществ и продуктивность крупного рогатого скота: автореферат автореф. дис. … канд. биол. наук: 03.00.04 / А.В. Якимов. - Казань, 1989. - 22 с.) установлено, что скармливание в рационах лактирующих коров ионола в дозе 2 г/гол. в сутки на фоне различного уровня энергопротеинового питания способствовало повышению молочной продуктивности на 5,0-6,2%, а массовой доли жира в молоке на 0,17-0,23%. При пересчете на 4%-ную жирность молока увеличение удоев составило 9,9-13,0%.

Недостатком является то, что в опытах не изучалось выявление оптимальной дозы ионола в рационах лактирующих коров, а использовалась лишь ориентировочная норма скармливания на фоне с низким и оптимальным уровнем энергопротеинового питания внутри одной генетической популяции.

В [RU 2515136 С1, 15.05.2014] раскрывается повышение молочной продуктивности и улучшение качественных показателей молока за счет нового премикса для лактирующих коров, состав которого включает витамины, микроэлементы, аминокислоты, адсорбент микотоксинов Токсфин, пробиотик и комплекс антиоксидантов в виде Луктанокса и наполнителя - рыжикового жмыха при следующем соотношении компонентов: витамин А 92 тыс. М.Е.; D₃ - 70 тыс. М.Е.; Ε - 76 мг; медь сернокислая пятиводная - 69 мг; цинк сернокислый семиводный - 1074 мг; марганец сернокислый пятиводный - 767 мг; кобальт хлористый шестиводный - 15 мг; калий йодистый - 22 мг; селенит натрия - 3 мг; монохлоргидрат L-лизина - 6360 мг; DL-метионин - 2920 мг; токсфин - 500 мг; Бацелл - 5000 мг; луктанокс - 45 мг; рыжиковый жмых - до 1000 г.Недостатком является низкое содержание в составе витаминов, особенно витамина Ε и микроэлементов. Микроэлементы представлены в виде пяти-и семиводных соединений, которые гигроскопичны и обладают высокими реакционными свойствами, приводящими к разрушению биологически активных компонентов и стабильности премикса, что в конечном итоге не позволяет профилактировать нарушений обмена веществ и реализовать генетический потенциал животного.

В работе [Влияние антиоксидантов на продуктивность и качество молока при изменении условий содержания лактирующих коров / Н.Н. Ляушкина // Вестник Орел ГАУ. - 2011. - №4(11). - С. 51-52] подкожное введение 2,5%-го раствора антиоксиданта Эмицидина в дозе 3,0 мл на 1 голову в сутки в течение 5 дней при переводе коров с зимне-стойлового на летне-лагерное содержание позволило установить повышение молочной продуктивности и качества молока при минимальном адаптационном периоде. Кроме того, время восстановления каждой коровы от действия стрессов зависело от ее генетически обусловленных особенностей.

В статье [Взаимосвязь молочной продуктивности коров с гематологическими показателями под влиянием антиоксидантов «Е-селена» и «Бутофана» / К.И. Романов // Вестник РГАТУ. - 2018. - №1 (37). - С. 121-125] при внутримышечной инъекции комплекса антиоксидантных препаратов «Ε-селена» и «Бутофана» в дозе по 10 мл на 1 голову в сутки в течение 5-ти месяцев выявлена прямая зависимость между величиной удоя и содержанием морфологических и биохимических показателей крови, т.е. улучшение процессов гемопоэза.

Недостатками описанных в указанных источниках решений является технологии ввода препаратов в организм - внутримышечная или подкожная инъекция, что может служить дополнительным стресс-факторами и увеличивает трудоемкость способа. Инъекции препаратов в течение 5-ти дней или один раз в месяц могут дать положительные результаты только в популяциях животных со средним генетическим потенциалом.

Повышение продуктивности до 9,2% и качества молока лактирующих коров за счет корректировки липидного и минерального обмена, направленного на оптимизацию рубцового пищеварения, поддержания высокого уровня метаболизма в организме, достигается применением энергетической кормовой добавки для лактирующих коров и первотелок, в состав которой входит антиоксидант - бис((3,5-ди-трет-бутил-4-гидрокси-фенил)пропил)-фосфонат [RU 2722509 С1, 01.06.2020]. Кормовая добавка включает в себя также активированный цеолит, полученный в трехконтурном сушильном барабане при начальной температуре 1000°С и конечной 150-200°С, и майонез с истекающим сроком годности при соотношении компонентов, мас. %: цеолит активированный - 50-60, антиоксидант - 0,1 и майонез - 39,9-49,9. Включение добавки в рацион также способствует полному раскрытию генетического потенциала, профилактике ацидоза и кетоза и продлению продуктивного долголетия коров.

Недостатком изобретения является сложность в технологии освобождения майонеза из тары (ведра, тюбики), а также короткий гарантийный срок хранения и использования готовой продукции.

Описаны способы повышения молочной продуктивности и качества молока введением в рацион сельскохозяйственных животных кормовых добавок, содержащих каротиноиды, проявляющие антиоксидантные свойства. Так, в [RU 2605200 С2, 20.12.2016] раскрывается, что повышение молочной продуктивности и жирности молока обеспечивается введением в рацион животных кормовой добавки, содержащей, мас. %: бета-каротин в желатиновых микрокапсулах - 1,0-3,0, глицинаты цинка - 0,5-1,5, железа - 0,5-1,8, марганца - 0,3-0,8, меди - 0,01-0,2, кобальта - 0,015-0,025, цеойод - 0,007-0,02, ДАФС-25 - 0,0025-0,007, аскорбиновую кислоту - 0,25-0,5, антиоксиданты альфа-токоферол ацетат - 0,5-0,9, дигидрокверцетин - 0,2, стабилизатор бутилоксианизол - 0,002, желатин -10, наполнитель крахмал - до 100.

Недостатком изобретения является его высокая стоимость производства, связанная с использованием в составе комплекса биологически активных веществ с антиоксидантными свойствами, а также органических соединений микроэлементов.

Известно влияние на повышение молочной продуктивности и качества молока коров альтернативных природным источникам каротиноидов витаминных антиоксидантных препаратов на основе бета-каротина - «Липовитам-бета», «Карток», «Карсел» [Влияние использования в рационах коров препарата с высокой биодоступностыо бета-каротина на продуктивность и технологические свойства молока / С.П. Лифанова, В.Е. Улитько // Зоотехнология. - 2014. - №8. - С. 24-25; Влияние использования антиоксидантных β-каротинсодержащих препаратов на молочную продуктивность коров / С.П. Лифанова, В.Е. Улитько, О.А. Десятов // Вестник Ульяновской государственной сельскохозяйственной академии. - 2015. - №4. - С. 164-167; Антиоксидантный препарат «Карток» повышает продуктивность, улучшает состав и технологические свойства молока / С.В. Тойгильдин, В.Е. Улитько, С.П. Лифанова // Мичуринкий агрономический вестник. - 2016. - №1. - С. 51-56]. Препарат «Карсел» содержит 0,18% β-каротина, бета-каротин (С₄₀Н₅₆) и ДАФС-25 (диацетофенонил-селенид, содержащий 25% органическисвязанного селена). Препарат «Карток» состоит из смеси 2 г/кг β-каротина, 2,25% витамина Ε (а-токоферол). Препараты такого состава, в отличие от традиционных кормовых источников каротина, не только улучшают Α-витаминный статус, но и обладают антиоксидантными, иммуностимулирующими и антитоксическими свойствами против поступающих в организм экотоксикантов. Парентеральное применение коровам антиоксидантных препаратов «Карсел» и «Карток» усиливает метаболические процессы в их организме, в том числе и в молочной железе, что проявляется в увеличении содержания в молоке жира, белка и СОМО и в совокупности улучшает показатель его сыропригодности.

Известен способ повышения молочной продуктивности и качества молока коров генетически различных популяций пород молочно-мясного и молочного направления продуктивности [Антиоксидантный препарат «Карток» повышает продуктивность, улучшает состав и технологические свойства молока / С.В. Тойгильдин, В.Е. Улитько, С.П. Лифанова // Мичуринкий агрономический вестник. - 2016. - №1. - С. 51-56]. Способ заключается во введении подопытным коровам бестужевской и голштинской красно-пестрой породы в первый период лактации парантерально в дозе 15 мл ежедневно 15 дней комплексного витаминизированного препарата «Карток» с антиоксидантными, детоксикационными, иммуностимулирующими действиями, способствующего усилению метаболических процессов в их организме, в т.ч. и в молочной железе. Наибольшее увеличение молочной продуктивности достигается у местных коров бестужевской породы (на 9,6%) и несколько меньше у красно-пестрых голштинских особей (на 3,9%), массовая доля жира в молоке соответственно на 0,12 и 0,19 абс.% и белка на 0,05 и 0,09 абс. %. К недостаткам решения, описанного в указанном источнике, можно отнести то, что научно-хозяйственные опыты проводились на двух популяциях пород раздельно методом мини-стада и сравнивать полученные результаты между собой методически некорректно; также использование препарата путем ежедневных инъекций является технологически трудоемким и физически стрессовым.

Кроме того, к недостаткам всех вышеуказанных способов следует отнести отсутствие применения методов нутригеномных исследований для понимания на молекулярно-генетическом уровне влияния применяемых антиоксидантов на здоровье и продуктивность животных через изменение экспрессии генов.

Вопрос об использовании нутригеномики как нового инструмента для изучения влияния питания на экспрессию генов, перспективах его использования для достижения более высокой продуктивности, улучшения здоровья и сохранности животных, является актуальным уже более десятилетия, применение методов нутригеномных исследований в животноводстве дает понимание на молекулярном уровне, каково влияние обычных питательных веществ рациона на здоровье и продуктивность животных через изменение экспрессии генов [Ли В. Нутригеномика - новое направление науки // Аграрные известия. - 2011. - N2(54). - С. 54-55]. Ведутся исследования полиморфизма генов-маркеров экономически важных признаков различных видов сельскохозяйственных животных с их продуктивными и другими свойствами, например, [Studying the association of polymorphic variants of LEP, TG5, CSN3, LGB genes with signs of dairy productivity of cattle / F.F. Zinnatov, F.F. Zinnatova, A.H. Volkov, et al. // International Journal of Research in Pharmaceutical Sciences. 2020. T. 11. No2. P. 1428-1432; Характеристика быков-производителей с разными генотипами диацилглицерол-о-ацилтрансферазы по происхождению / С.В. Тюлькин, Л.Р. Загидуллин, Т.М. Ахметов, и др. // Ученые записки Казанской государственной академии ветеринарной медицины им. Н.Э. Баумана. - 2017. - Т. 230. - №2. - С. 155-158; Молекулярная диагностика полиморфизма генов ESR и PRLR, влияющих на репродуктивные качества свиней / И.И. Гиниятуллин, Л.А. Рахматов, Т.М. Ахметов и др. // Ученые записки Казанской государственной академии ветеринарной медицины им. Н.Э. Баумана. - 2016. - Т. 225. - №1. - С. 107-108; RU 2600889 С1, 27.10.2016; Юльметьева Ю.Р., Шакиров Ш.К. / Ассоциативные связи гена тиреоглобулина с продуктивным долголетием 0 молочного скота // Молочное и мясное скотоводство. - 2020. - №1. - С. 14-19; Гайнутдинова Э.Р., Сафина Н.Ю., Шакиров Ш.К. / Воспроизводительные качества голштинского скота с разными генотипами гена глутатионпероксидаза-1 (GPX-1) // Ученые записки Казанской государственной академии ветеринарной медицины им. Н.Э. Баумана. - 2020. - Т. 244. - №4. – С. 65-68].

Изучена и неоднократно описана тесная взаимосвязь молочной продуктивности и физико-химических показателей молока крупного рогатого скота различных пород с особенностями полиморфизма генов, несущих в себе хозяйственно полезные признаки: каппа-казеина (CSN3), бета-лактоглобулина (BLG), пролактина (PRL), соматотропина (GH), тиреоглобулина (TG5) при сбалансированном научно обоснованном кормлении [Ярлыков Н.Г. / Влияние генотипа каппа-казеина на молочную продуктивность и сыропригодность молока коров ярославской породы. // дисс.к.с-х.н. - 2010. - 125 с.; Шакиров Ш.К., Крупин Е.О. / Нутригеномная зависимость продуктивности и качества молока коров // Молочное и мясное скотоводство. - №3. - 2015. - С. 2-4; Егорашина Е.В., Тамарова Р.В. / Оценка по молочной продуктивности коров разных пород с использованием генетических маркеров // Вестник АПК Верхневолжья. - №1 (37). - 2017. - с. 52-58; Крупин Е.О. / Нутригеномика: раскрытие генетической обусловленной зависимости между качеством молока и продуктивностью животных. // Эффективное животноводство. - №9 (139). - 2017. – С .56-58; Ковалюк Н.В., Сацук В.Ф., Мачульская Е.В., Шахназарова Ю.Ю. / Перспективы использования полиморфизма гена β-казеина в селекции крупного рогатого скота молочного направления продуктивности // Молочное и мясное скотоводство. - №5. - 2018. - С. 14-16; Шевцова А.А., Климов Е.А., Ковальчук С.Н. / Обзор вариабельности генов, связанных с молочной продуктивностью крупного рогатого скота // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. - 2018. - №11-1. - С. 194-200; Бигаева А.В. Гильманов Х.Х., Тюлькин С.В. и др. / Сыропригодность молока коров с разными генотипами каппаказеина // Сыроделие и маслоделие. - 2019. - №6. - С. 26-27; Бигаева А.В., Гильманов Х.Х., Тюлькин С.В и др. / Термоустойчивость молока коров с разными генотипами каппа-казеина // Пищевая промышленность. - 2019. - №10. - С. 59-61; Тарасова Е.И., Нотова С.В. / Гены-маркеры продуктивных характеристик молочного скота (обзор) // Животноводство и кормопроизводство. - 2020. - Т. 103. - №3. - С. 58-80; Сафина Н.Ю., Гайнутдинова Э.Р., Зиннатова Ф.Ф., Шакиров Ш.К., Шарафутдинов Г.С.// Влияние комплексных генотипов генов каппа-казеин (CSN3) и 0 бета-лактоглобулин (LGB) на молочную продуктивность голштинского скота // Аграрный научный журнал. - 2020. - №5. - С. 64-67].

Значительно меньше изучена связь молочной продуктивности и качества молока крупного рогатого скота с полиморфизмом других генов [Сафина Н.Ю. / характеристика биологической эффективности и полноценности молочной продуктивности голштинских коров-первотелок с разными генотипами лептина (LEP) // Вестник Курской государственной сельскохозяйственной академии. - 2018. - №4. - С. 131-133; Сафина Н.Ю., Юльметьева Ю.Р., Зиннатова Ф.Ф., Шакиров Ш.К., Ахметов Т.М., Гайнутдинова Э.Р. / Характеристика молочной продуктивности и качественного состава молока голштинского скота с разными генотипами гена лактоферрин (LTF) // Ученые записки Казанской государственной академии ветеринарной медицины им. Н.Э. Баумана. - 2018. - Т. 236. - №4. - С. 164-169; Сафина Н.Ю., Гилемханов И.Ю., Зиннатова Ф.Ф., Шакиров Ш.К. // Характеристика молочной продуктивности коров-первотелок с разными генотипами соматотропина (GH) // Вестник Казанского государственного аграрного университета. - 2019. - Т. 14. - №3 (54). - С. 58-61; Сафина Н.Ю., Шакиров Ш.К., Фаттахова З.Ф., Гайнутдинова Э.Р. / Биохимические показатели липидного обмена и качественный состав молока коров с разными генотипами Стеарил-КоА Десатуразы (SCD1) // Ветеринария, Зоотехния и биотехнология. - 2020. - №3. - С. 94-100; Сафина Н.Ю., Шакиров Ш.К., Гайнутдинова Э.Р., Фаттахова З.Ф. / Полиморфизм гена параоксоназа-1 (PON1) и его ассоциации с хозяйственно-полезными признаками голштинского скота // Вестник Казанского государственного аграрного университета. - 2020. - Т. 15. - №3 (59). - С. 43-48].

В связи с вышесказанным актуальным является изыскание новых средств, снижающих свободно-радикальное окисление, способствующих активизации эндогенных антиоксидантов, нормализации физиолого-биохимического статуса и реализации генетического потенциала продуктивности у высокопродуктивных коров в стрессогенных условиях с учетом нового научно-практического подхода в вопросах нутригеномики.

Таким образом технологической проблемой, на решение которой направлено изобретение, является расширение арсенала способов повышения молочной продуктивности и качества молока высокопродуктивных коров в первый период лактации, оптимизирующих физиолого-биохимических процессов в организме, повышающих антиоксидантную защиту организма, способствующих профилактике нарушений обмена веществ у высокопродуктивных коров.

Технический результат заключается в активации экспрессии эндогенного фермента (гена) параокосназа-1, повышающей его антиоксидантную роль в организме коров голштинской породы, что приводит как к предупреждению возникновения нарушений обмена веществ в организме животных, вызываемого антиоксидантным стрессом, так и к корректировке и оптимизации обмена веществ, и обеспечивает высокую молочную продуктивность и качество молока высокопродуктивных коров в первый период лактации.

Техническая проблема решается, и указанный технический результат достигается заявляемым способом повышения молочной продуктивности дойных коров, включающим генотипирование коров голштинской породы по локусу гена PON1, идентификацию животных с генотипами АА, GA и GG, и введение в рационы кормления животных преимущественно с генотипами GA и GG, у которых значительно сильнее проявляется экспрессия гена PON1, кодирующего молочную продуктивность и качество молока, кормовой антиоксидантной добавки - 4,4-бис(2,6-ди-трет-бутилфенол). Указанную антиоксидантную добавку в рационы кормления животных вводят в дозах 2 мкмоль (0,0008%) на 1 кг живой массы, что составляет (с учетом живой массы коров голштинской породы 600-650 кг), 0,48-0,52 (среднее 0,5) г/гол в сутки в течение первого периода лактации, которое по технологии доения длится до 100 дней.

4,4'-бис(2,6-ди-трет-бутилфенол) является липофильным органическим веществом класса фенолов, представляет собой синтетический пространственно-замещенный фенольный жирорастворимый антиоксидант, белый или слегка желтоватый кристаллический порошок, соответствующий ТУ 2492-002-40655797-2014. Коммерческое название препарата - «Бисфенол-5», относится к классу малотоксичных соединений, не обладает тератогенным и мутагенным свойствами, не влияет на размножение животных [Зенков Н. К., Фенольные биоантиоксиданты / Н.К. Зенков, Н.В. Кандалинцева, В.З. Ланкин, Е.Б. Меньщикова, А.Е. Просенко. - Новосибирск: СО РАМН. - 2003. - 328 с.]. По результатам токсико-гигиенических исследований (протокол №46155 от 8 сентября 2014 г.) бисфенол-5 в разведении 0,5 г на 10 мл растительного масла обладает слабым раздражающим действием на кожу и слизистые оболочки, не выявлено кумулятивных свойств и сенсибилизующего действия [Бисфенол-5. Экспертное заключение ФБУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии» в Республике Татарстан, №46155 от 08.09.2014 / Н.Г. Мустафина]. Разработана инструкция по применению кормовой добавки «Бисфенол-5» для сельскохозяйственных животных, утвержденная начальником Главного управления ветеринарии Кабинета министров Республики Татарстан (Казань, 2020). Из [RU 2654095 С1, 16.05.2018] известно применение «Бисфенол-5» в качестве стабилизирующей добавки, вводимой в комбикорм в концентрации 0,00019-0,00152% мас. при кормлении животных и птицы с целью увеличения прироста живой массы, повышения мясной продуктивности и улучшения качества мяса. Описано также повышение интенсивности роста при введении этого препарата в рацион белых крыс [Семина О.В., Гараева Г.А., Ахмадуллин P.M., Шилов В.Н. / Влияние препарата «Бисфенол-5» на ростовые процессы белых крыс // Продовольственная самодостаточность региона в условиях импортозамещения: вопросы теории и практики. Сборник научных статей. - 2016. - Том. Выпуск 10. - С. 326-329]. Доказано, что применение препарата «Бисфенол-5» в кормлении молодняка крупного рогатого скота повышало обменные процессы в организме животных и активизировало ферментативную активность крови [Шилов В.Н., Хабибуллин Р.З., Семина О.В., Ахмадуллин P.M. / Биохимические показатели крови телочек в молочный период при использовании антиоксиданта // Ученые записки Казанской государственной академии ветеринарной медицины им. Н.Э. Баумана. - 2019. - Т. 240. - №4. С. 209-213], увеличивало интенсивность роста телочек в молочный период, а также содержание эритроцитов, лейкоцитов, тромбоцитов, что свидетельствует о лучшем обмене веществ у животных и лучшем клеточном и гуморальном иммунитете [Морфологические показатели крови и интенсивность роста телочек в молочный период при использовании антиоксиданта «Бисфенол-5» // Ветеринарный врач. - 2019. - №6. - С. 58-65], в дозе 2,0-4,0 мкМоль или 0,035-0,070 мл масляного раствора антиоксиданта на 1 кг живой массы телят молочного периода повышало прирост живой массы на 11,0%, снижало расход кормов на 1 кг прироста на 0,38-0,41 ЭКЕ, достоверно увеличивалась переваримость сухого и органического вещества, протеина, жира и БЭВ [Хабибуллин Р.З. Влияние разных доз антиоксиданта «Бисфенол-5» на интенсивность роста, морфофункциональное состояние и эффективность выращивания телят в молочный период: диссертация … кандидата сельскохозяйственных наук: 06.02.08; [Место защиты: ФГБОУ ВПО «МГУ им. Н.П. Огарева»] - Саранск, 2020. - 189 с.]. Влияние препарата «Бисфенол-5» на молочную продуктивность и качество молока не известно из уровня техники.

В работе [Сафина Н.Ю., Шакиров Ш.К., Гайнутдинова Э.Р., Фаттахова З.Ф. / Полиморфизм гена параоксоназа-1 (PON1) и его ассоциации с хозяйственно-полезными признаками голштинского скота // Вестник Казанского государственного аграрного университета. - 2020. - Т. 15. - №3 (59). - С. 43-48] выявлены ассоциации разных генотипов PON1 с хозяйственно-полезными признаками коров-первотелок голштинской породы, в том числе с показателем молочной продуктивности. Показано, что наибольшей молочной продуктивностью за 305 дней лактации (7339,6 кг), выходом молочного жира (291,1 кг) и молочного белка (254,6 кг) характеризовались первотелки с генотипом GG.

Заявителем также не выявлено в предшествующем уровне техники влияние «Бисфенол-5» на достижение указанного технического результата - активацию экспрессии гена параокосназа-1, повышающую его антиоксидантную роль в организме, оптимизирующую обмен веществ, повышающую молочную продуктивность и качество молока высокопродуктивных коров в первый период лактации, - достигаемый заявляемым способом. Вышесказанное обеспечивает, на взгляд заявителя, предлагаемому техническому решению соответствие установленным законодательством критериям «новизна» и «изобретательский уровень». Способ может широко использоваться в молочном скотоводстве, потому соответствует критерию «промышленная применимость».

Способ осуществляют следующим образом.

Научно-хозяйственный опыт по выявлению эффективности влияния скармливания антиоксиданта «Бисфенол-5» в разрезе различных генотипов коров по гену PON1 на обменные процессы в организме, молочную продуктивность и качество молока был проведен в 2019-2020 гг. в СХПК «Племенной завод им. Ленина» Атнинского района Республики Татарстан на 96 дойных коровах голштинской породы (год включения в реестр допущенных к использованию селекционных достижений - 1993, оригинатор/патентообладатель ОАО «Головной центр по воспроизводству сельскохозяйственных животных» (142143, Московская область, Подольский р-н, п. Быково), требования по породе составляют: удой - 5500 кг молока за 305 дней лактации, жир - 3,6%, белок - 3,0% [данные из информационно-аналитической системы «СЕЛЭКС.Молочный скот w.6.1.0.0.» (АРМ Плинор, Россия)]; возраст 3-4 года (2-3 полные лактации).

Осуществляют идентификацию генотипов по гену bovine PON1 по модернизированному методу ПЦР-ПДРФ детекции [Сафина Н.Ю., Шакиров Ш.К., Гайнутдинова Э.Р., Фаттахова З.Ф. / Полиморфизм гена параоксоназа-1 (PON1) и его ассоциации с хозяйственно-полезными признаками голштинского скота // Вестник Казанского ГАУ. - 2020. - №3(59). - С. 43-48] с использованием реактивов производства компании «СибЭнзим» (Россия). Выявленный полиморфизм визуализирован и документирован в системе «Gel&Doc» (Bio-Rad, США). Частоту встречаемости аллельных вариантов и генотипов рассчитывают согласно методическим рекомендациям [Merkureva Е.К., Shangin-Berezovskiy G.N. Genetika s osnovami biometrii. [Genetics with the basics of biometrics]. - M.: Kolos, - 1983. Р. 400]. Значимость вариабельности между ожидаемым и наблюдаемым распределением генотипов гена PONI тестировали методом хи-квадрат Пирсона (χ²) и на соответствие закону Харди-Вайнберга генетического равновесия в популяции.

В изученной популяции были идентифицированы коровы с генотипами АА (36 голов), GA (44 голов) и GG (18 голов).

Из животных в соответствии с установленными генотипами формируют группы-аналоги по возрасту, живой массе, продолжительности лактации и уровню продуктивности [Овсянников, А.И. Основы опытного дела в животноводстве / А.И. Овсянников. - Москва: Колос, 1976. - 303 с.] - опытные и контрольные, всего 6 групп (с генотипом АА: контрольная группа 16 голов, опытная - 20 голов, с генотипом GA: контрольная группа 26 голов, опытная - 18 голов, с генотипом GG контрольная группа 18 голов, опытная - 10 голов), и проводят исследования ассоциаций с хозяйственно-полезными признаками крупного рогатого скота.

В контрольных группах дойные коровы получают сбалансированный рацион без испытуемого антиоксиданта «Бисфенол-5». Животные опытных групп получают дополнительно к основному рациону антиоксидантную добавку «Бисфенол-5» в количестве 2 мкмоль на 1 кг живой массы или 0,48-0,52 г/гол. в сутки, которую смешивают с монокормом основного рациона в указанной дозе таким образом, что суточную дозу «Бисфенол-5» скармливают за 2 раза - в утреннее и вечернее кормление. Доза 2 мкмоль на 1 кг живой массы установлена как оптимальная по результатам научных исследований на телятах при введении антиоксидантного препарата «Бисфенол-5» в рацион телят и телочек в молочный период [Шилов В.Н., Хабибуллин Р.З., Семина О.В., Ахмадуллин P.M. /Влияние скармливания антиоксиданта «Бисфенол-5» на рост и развитие телочек // Международная научно-практическая конференция: «Точки роста эффективности АПК в условиях нестабильного рынка». - 23-25 мая 2018 г. - Казань. - С. 287-291; Шилов В.Н., Хабибуллин Р.З., Семина О.В., Ахмадуллин P.M. / Биохимические показатели крови телочек в молочный период при использовании антиоксиданта // Ученые записки Казанской государственной академии ветеринарной медицины им. Н.Э. Баумана. - 2019. - Т. 240. - №4. С. 209-213; Шилов В.Н., Хабибуллин Р.З., Семина О.В., Ахмадуллин P.M. / Морфологические показатели крови и интенсивность роста телочек в молочный период при использовании антиоксиданта «Бисфенол-5» // Ветеринарный врач. - 2019. - №6. - С. 58-65; Хабибуллин Р.З. Влияние разных доз антиоксиданта «Бисфенол-5» на интенсивность роста, морфофункциональное состояние и эффективность выращивания телят в молочный период: диссертация … кандидата сельскохозяйственных наук: 06.02.08; [Место защиты: ФГБОУ ВПО «МГУ им. Н.П. Огарева»] - Саранск, 2020. - 189 с.] и производственных испытаний на коровах.

Опыт проводят 60 дней, за период опыта рационы коров подготавливают и скармливают в виде полноценных кормосмесей (монокорма), которые имели одинаковую поедаемость. Кормовые рационы, их питательная ценность соответствовали нормам ВИЖа [Нормы и рационы кормления сельскохозяйственных животных. Справочное пособие. 3-е издание переработанное и дополненное / Под ред. А.П. Калашникова, В.И. Фисинина, В.В. Щеглова, Н.И. Клейменова. - Москва. - 2003. - 456 с.] и представлены в таблице 1.

Биохимические исследования сыворотки крови, отобранной из хвостовой вены в утренние часы до кормления, проводят на фоне скармливания препарата через 30 дней после начала опыта на полуавтоматическом биохимическом анализаторе «SINNOVA BS-3000M» (Китай) с использованием готового набора реагентов (ООО «Диакон-Вет», Россия) в соответствии с инструкцией производителя.

Динамику молочной продуктивности отслеживают ежедневно (суточный удой, кг), а качественного состава молока - ежедекадно (контрольные дойки, анализ по 10 показателям).

Анализ качественного состава молока проводят на оборудовании CombiFoss™ 7, MilkoScan™ 7 RM, Fossomatic™ 7. Для измерения используют молоко, отобранное во время контрольных доек, содержащее консервант Broad Spectrum Microtabs® II.

Уровень достоверности различий определяют с использованием критерия t-Стьюдента.

Результаты проведенных за период опыта биохимических исследований сыворотки крови, приведенные в таблице 2, по которым можно судить о степени метаболизма и прогнозируемом уровне молочной продуктивности животных, свидетельствуют о том, что полученные показатели у коров различных групп находились, в основном, в пределах физиологической нормы. Однако при сравнении показателей прослеживаются различия, как по группам, так и по генотипам животных.

Так, если уровень общего белка, характеризующего уровень протеинового питания, и альбуминовой фракции - пластического материала, обуславливающих возможности для синтеза белка молока из мышечной ткани животных, у коров контрольных групп находились в пределах 87,3-90,2 г/л и 34,1-42,7 г/л соответственно, то в опытных группах эти показатели составили соответственно 89,9-93,5 г/л и 37,0-46,2 г/л, что было выше на 3,0-3,6% и 8,2-8,5%. Однако, коровы с генотипами GA и GG по этим показателям превосходили животных с генотипом АА.

Мочевина является индикатором степени использования и биологической ценности перевариваемого протеина. Во всех опытных группах за период опыта наблюдалось снижение в сыворотке крови коров содержание мочевины на 9,7-33,5% по сравнению с контрольными группами, что свидетельствует об усиленном использовании протеина рациона. При этом, по-видимому, «Бисфенол-5» являлся эффективным катализатором интенсивности обмена белка.

Общеизвестно, что содержание холестерола и триглицеридов в крови характеризует интенсивность жирового обмена в организме. Нашими исследованиями установлено, что наибольшее повышение холестерола наблюдалось у коров опытной группы с генотипом АА и составило 44,8% по сравнению с контрольными значениями. Тогда как у коров с генотипами GA и GG увеличение этого показателя составило лишь в пределах 8,2-17,6%, что характеризует о незначительном сдвиге от физиологической нормы. Определенная стабильность наблюдалась у этих животных и в отношении активности фермента липазы.

Концентрация глюкозы в сыворотке крови коров во всех группах соответствовала физиологической норме и составляла 2,20-2,87 ммоль/л. Однако у опытных животных с генотипами GA и GG эти показатели были на уровне контроля с незначительными колебаниями, что свидетельствует об усиленном расходовании глюкозы в качестве источника лактозы в синтезе молока. Это особенно подтверждается повышением активности амилазы в крови животных опытной группы с генотипом GG. Так, если у подопытных коров с генотипом АА этот показатель за период опыта увеличился на 5,9%, с генотипом GA - на 5,0%, то у животных с генотипом GG на 13,7% по сравнению с контрольными значениями.

Что касается активности аспартатаминотрансферазы (АсАТ) и аланинаминотрансферазы (АлАТ), катализирующих в организме важнейшие процессы, связанные с белковым обменом, и участвующих в обратимой реакции переноса аминогрупп аминокислот на кетокислоты, а также синтезе аминокислот, то использование в рационах подопытных коров антиоксиданта «Бисфенол-5» оказало влияние на увеличение АсАТ только у коров с генотипом АА и составило 26,3% по сравнению с контролем. У животных с генотипами GA и GG данные показатели существенно не изменились.

В отношении концентрации в крови ферментов АлАТ и щелочной фосфатазы, катализирующей минеральный обмен в организме, каких-либо колебаний за период опыта не выявлено. Однако уровень кальция и фосфора в крови коров различных генотипов отличался. Так, если у коров с генотипом АА при скармливании антиоксиданта происходило увеличение кальция и фосфора соответственно на 14,7 и 16,7% от контрольного уровня, то у коров опытных групп с генотипами GA и GG наблюдалось, наоборот, снижение этих показателей на 10,3-10,5% и 6,3-12,7% соответственно по сравнению с контролем. Такой спад объясняется высокой продуктивностью этих животных и интенсивным выведением их из организма с молоком.

В целом данные биохимических показателей крови свидетельствуют, что использование в качестве кормовой антиоксидантной добавки препарата «Бисфенол-5» оказало положительное влияние на биохимические показатели крови опытных животных с генотипами GA и GG.

В таблице 3 приведены показатели молочной продуктивности дойных коров с разными генотипами гена PON1, а также данные по затратам кормов и питательных веществ на единицу продукции. По результатам контрольных доек во всех опытных группах коров с разными генотипами гена PON1 отмечается увеличение среднесуточного удоя по сравнению с показателем контрольных групп на 2,30-3,12 кг или 7,4-9,5%, для животных с генотипами GA и GG увеличение было больше (на 9,1 и 9,5% соответственно), чем для коров с генотипом АА - на 7,4%).

В пересчете на базисную жирность (3,4%) максимальная разница зафиксирована у животных с генотипами GA и GG, превышающая показатель контрольных групп на 2,47-3,24 кг или на 7,9-9,2%; p ≤ 0,001 соответственно. В то же время у коров опытных групп с генотипом АА за этот период происходило снижение среднесуточного удоя на 0,57 кг или на 1,6% по сравнению с контрольными животными. При этом у групп с повышенным среднесуточным удоем выявлено снижение затрат кормов на производство 1 кг молока базисной жирности в перерасчете на обменную энергию (МДж): для генотипа GA на 7,4%, а для генотипа GG на 8,4%, на фоне увеличения этого показателя у животных с генотипом АА на 1,7%.

Похожая тенденция наблюдается при пересчете затрат кормов на производство 1 кг молока на чистую энергию лактации (NEL, МДж). В этом случае снижение затрат составило 7,5 и 9,3% для животных с генотипами GA и GG соответственно. При этом у животных с генотипом АА это значение увеличилось на 1,7% по сравнению с контрольной группой этого же генотипа. Затраты сырого протеина на единицу продукции аналогично уменьшались в группах с генотипами GA и GG, и увеличивалось в группе с генотипом АА.

Показатели качественного состава молока подопытных коров приведены в таблице 4. Установлено, что при введении в рацион кормовой антиоксидантной добавки «Бисфенол-5» на фоне увеличения среднесуточного удоя не происходило каких-либо значительных изменений в содержании массовой доли жира в молоке в группах коров с генотипами GA и GG. В то же время у животных с генотипом АА выявлено снижение этого показателя за период опыта на 0,32 абс. % по сравнению с контролем (Таблица 4).

В отношении содержания массовой доли белка в молоке коров всех групп и генотипов за период опыта существенных изменений не установлено.

При анализе выхода молочного жира и белка за период опыта выявлено относительно одинаковое увеличение этого показателя во всех группах животных с разными генотипами. Однако максимум по этому показателю установлен как у контрольных, так и у опытных групп коров с генотипом GG и составил соответственно 2328,1 и 2498,2 г, против 2024,0-2276,5 г у коров других групп и генотипов или повышение составило в пределах 9,7-15,9%.

Физико-химические свойства молока коров с разными генотипами гена PON1 приведены в таблице 5. Для коров различных групп и генотипов не установлено достоверных различий по уровню рН, содержанию лактозы и СОМО, за исключением показателей животных с генотипом GG, где этот показатель был ниже контроля на 0,27%.

За период опыта наблюдают снижение сухого вещества в молоке коров опытной группы с генотипом АА на 0,34%, против 0,08-0,20% в опытных группах коров с генотипами GA и GG по сравнению контрольными животными. Если уровень мочевины в молоке коров опытной группы с генотипом АА снизился на 2,65 ммоль/л или на 5,7% по сравнению с контрольными животными, то у коров с генотипами GA и GG за этот период уровень мочевины практически не изменился.

Концентрация кетоновых тел (ВНВ и ацетон) в молоке подопытных животных была относительно стабильной во всех опытных группах. Однако, если сравнивать эти показатели относительно контрольных животных, то происходило снижение уровня ацетона в опытных группах, получавших в рационах «Бисфенол-5», с генотипами АА и GA на 20,7 и 20,9% соответственно.

Что касается уровня соматических клеток в молоке, то у коров опытной группы с генотипом АА их количество увеличилось в 2,4 раза по сравнению с контролем. В то же время эти показатели у коров с генотипом GA и GG имели тенденцию к снижению на 10,7 и 29,4% соответственно по сравнению с показателями животных контрольных групп. В целом молоко по этому показателю было высокого качества.

Приведенные данные свидетельствуют о том, что введение препарата «Бисфенол-5» детализировано нормализует физиолого-биохимические процессы в организме, повышает молочную продуктивность и качество молока дойных коров голштинской породы в разрезе различных генотипов гена PON1 и позволяет рекомендовать использовать его в рационах высокопродуктивных коров с высоким генетическим потенциалом, особенно для коров с генотипами GA и GG.

Таким образом, предлагаемый способ повышения молочной продуктивности дойных коров профилактирует нарушения обмена веществ в организме животных, стимулирует его антиоксидантный статус на генном уровне и обеспечивает селективное повышение молочной продуктивности и качества молока в разрезе различных генотипов гена PON1, что является незаменимым аспектом в повышении продуктивных качеств сельскохозяйственных животных и позволяет рекомендовать его в рационах молочных коров с высоким генетическим потенциалом.

Заявляемый способ может широко использоваться в современном молочном скотоводстве, на предприятиях, производящих продукцию на специальных комбикормах, обогащенных биологическими или синтетическими антиоксидантами.

1. Способ повышения молочной продуктивности дойных коров, включающий генотипирование коров голштинской породы по локусу гена PON1, идентификацию животных с генотипами АА, GA, GG и введение в рационы кормления животных преимущественно с генотипами GA и GG кормовой антиоксидантной добавки - 4,4-бис(2,6-ди-трет-бутилфенол) - в дозах 2 мкмоль на 1 кг живой массы в сутки в течение первого периода лактации.

2. Способ повышения молочной продуктивности дойных коров по п. 1, отличающийся тем, что генотипирование животных по локусу гена PON1 осуществляют методом ПЦР-ПДРФ.

3. Способ повышения молочной продуктивности дойных коров по п. 1, отличающийся тем, что суточную дозу антиоксидантной добавки скармливают животным в утреннее и вечернее кормление.

4. Способ повышения молочной продуктивности дойных коров по п. 1, отличающийся тем, что введение в рационы кормления животных кормовой антиоксидантной добавки осуществляют в течение не менее 30 дней.