2. Мал шаруашылығында қолданылатын биотехнологиялық әдістер

Мал шаруашылығы биотехнологиясын – молекулалық және жасушалық биотехнология әдістерін қолданып, генотипін «түзету» арқылы қарқынды өсіп-жетіле алатын, резистенттілігі мен өнімділік қасиеттері жоғары малдарды шығару тәсілдерін зерттейтін ғылым деп айтуға болады.

Малдардың биотехнологиялық қорларын танып, оларды іске асыру мақсатында мал шаруашылығында молекулалық биотехнология, жасушалық және көбею биотехнологиялары пайдаланылады.

Көбею биотехнологиясы деп – малдың генетикалық потенциалдарын арттыру мақсатында асыл тұқымды малдардан көп ұрпақтар алудың қорларын (ресурстарын) ұтымды пайдалану әдістері айтылады.

Көбею биотехнологиясы мал шаруашылығында өз төлінен көбеюін қамтамасыз етіп, асылдандыру жұмыстарының тиімділігін арттыруға мүмкіндік береді. Көбею биотехнологиясы әдістерін қолдана отырып біздер популяция құрамына әсер ете аламыз.

Көбею биотехнологиясының зерттеу аясы ретінде малдардың көбею қабілеттіліктері алынатын болса, зерттеу зерзаты ретінде:

1. Гипоталамус, гипофиз бен гонадалар арасындағы өзара әрекеттілік нәтижесінде көбею гормондары арқылы мал ағзасында көрініс беретін гормональді статусы.

2. Көбею мүшелерінің морфологиялық және физиологиялық жағдайы бола алады.

Көбею биотехнологиясында келесі әдістер қолданылады:

1. Суперовуляция – ұрғашы донорда қосымша фолликулалардың өсіп-жетілуін қамтамасыз ету мақсатында гормональді әсер ету (егу).

2. Қолдан ұрықтандыру – мал тобының генотипін қарқынды түрде өзгерту мақсатында жоғары өнімді аталық ұрығымен аналықтарды жаппай ұрықтандыру жұмыстары. Генетика мен қолдан ұрықтандыру технологиясындағы қол жеткен жетістіктердің арқасында, мал тұқымын жақсарту бағытында үлкен мүмкіндіктер ашылды, атап айтқанда, жоғары өнімділікті және генетикалық потенциалы бар аталықтарды таңдап алу мен қолдану нәтижесінде, бүтіндей популяциялардың генетикалық құрылымын жедел өзгертуге қол жеткізілді. Сондықтан мал тұқымын жақсартуда аталықтардың ролі артты. Қазіргі кезде қолдан ұрықтандыру нәтижесінде генетикалық құнды бір аталықтан алынатын ұрпақ саны бірнеше мыңдаған басқа дейін жетеді.

3. Эмбриондар тасымалдау (трансплантация) – эмбриондарды аналық-донордан (жоғары өнімді, құнды аналық эмбриондарын) аналық-реципиетке (құндылығы төмендеу, яғни басқаша айтқанда, суррогаты ене жатырына) тасымалдау әдісі. Мал шаруашылығындағы эмбриондарды тасымалдаудың негізгі мақсаты – жоғары өнімді аналықтардың генетикалық мүмкіндігін (резервін) толығынан пайдалану.

Эмбриондар тасымалдау әдісінің арқасында, жоғары өнімді малдардың аналық бездерінде көптеген аналық жасушаларының қоры болатындықтан, оларды пайдалану арқылы, ұрғашы даралардың биологиялық ерекшелігін мейлінше пайдалану мүмкіндігі артты. Сондықтан, генетикалық потенциалы бар малдарды толықтай пайдалану мақсатында, жоғары өнімді аналықтың эмбриондарын олардың дамуының ерте сатыларында өнімділігі төмен болғанымен, көбею қабілеттіліктері жақсы малдар жатырына тасымалдап қондыру әдістері зерттелді.

Осындай технологияның арқасында:

1. жоғары өнімді аналықтың ұрпақ санын жедел арттыруға;

2. организмдерді (зиготаларды) гамета және эмбриондар түрінде тасымалдау мен сақтау мүмкіндігіне;

3. гаметалар мен эмбриондарды іріктеу нәтижесінде керек жынысты және қажетті физиолого-биохимиялық қасиеттері бар ұрпақтар алуға қол жеткізіледі.

Жалпылай алғанда мал тұқымын көбейту технологиясында атқарылатын жұмыстарды келесі кезеңдерден тұрады деп айтуға болады: донорларды, ұрықтық аталықтарды және реципиенттерді іріктеу, донорлардың суперовуляциясын шақыру және донор мен реципиент араларында күйге келу мерзімдерін синхронизациялау, донорды ұрықтандыру (табиғи жолмен немесе қолдан), эмбриондарды шайыу жолымен (смыв) бөліп алу, шайылып алынған эмбриондардың сапасын бағалау, дайын эмбриондарды реципиент жатырына орналастыру.

Қазіргі кезде малдарды көбейтуге бағытталған биотехнологиялық әдістер молекулалық және жасушалық биотехнология салаларымен өте тығыз байланыста.

Жасушалық биотехнология – жасушалармен әртүрлі микроманипуляциялар жасау нәтижесінде, бағалы биологиялық қасиеттері бар организмдерді алуға бағытталған ғылым саласы. Бұл мақсатта мал шаруашылығында пайдаланылатын негізгі зерттеу зерзаты ретінде ағзаның көбеюге арналған жасушалары (гонадалар) алынады.

Мал шаруашылығындағы жасушалық биотехнологиясы өз құрамында бір-бірін толықтырып тұратын екі ғылыми бағыттан құралады:

1. Эмбриокультуральдық зерттеулер – бөлініп алынған жасушалардың (гаметалар мен эмбриондар) тіршілігі мен ары қарай өсіп-дамуына қажетті жағдайларды толықтай қамтамасыз етуге бағытталады. Эмбриокультуральдық зерттеулердің негізгі міндеттеріне:

А) гаметалар мен эмбриондарды өсіру (культивирование),

Б) гаметаларды экстракорпоралды ұрықтандыру,

В) гамета мен эмбриондар банкін жасақтау,

Г) қоректік орталар жасау мен оларды жетілдірулер кіреді.

2. Жасушалық технологиялар – бағалы, яғни генотипі «құрастырылған» малдар шығару мақсатында ядро мен жасушалық деңгейінде атқарылатын жұмыстар.

Жасушалық технологиялардың мал шаруашылығындағы негізгі міндеттері қатарына:

А) денелік жасушаларын (соматикалық) гибридтеу;

Б) клондау;

В) химерлі жануарлар жасау жұмыстары жатады.

Молекулалық биотехнология – мал организмінде жаңа генетикалық бағдарламалар алу мақсатында тұқым қуалаушылық белгілеріне молекулалық деңгейде «түзетулер» енгізу. Мұндағы негізгі зерттеу зерзаты ретінде нуклейн қышқылдары (ДНҚ және РНҚ молекулалары) алынады. Молекулалық биотехнология екі бөлімнен құралады:

1. Генетикалық инженерия – тек қана жекелеген генге (немесе гендерге) қатысы бар. Генетикалық инженерияның негізгі міндеттері қатарына мыналар жатады:

А) гендерді синтездеу немесе бөліп алу мен модификациялау;

Б) рекомбинантты молекулаларды құрастыру және клондау;

В) генотип банкін (геном библиотекасын) жасақтау.

2. Генетикалық трансформация – гендерді тасымалдауға негізделеді. Бұл жұмыстардың негізгі міндеттеріне:

А) реципиентке генді ендіру;

Б) трансфоранттарды іріктеу мен сараптау;

В) гендер интеграциясы мен экспрессиясы;

Г) бағалы заттарды продуценттеушілерді және трансгенді хайуандар жасау жатады.

Мал шаруашылығындағы биотехнологиялық жұмыстарының орындалу реті жоғарыда аталған үш әдістердің (суперовуляция, қолдан ұрықтандыру мен эмбрион тасымалдау) тығыз байланыстылығы арқылы жүзеге асырылады. Мысалы, малдардың генетикалық жағынан бағалы эмбриондарын алу үшін, көбейтуге бағытталған биотехнологиялық әдістері (суперовуляция, ұрықтандыру мен эмбрионды шайып алу) қолданылғаннан кейін, алынған эмбриондар сұрыптаудан өткізіліп, кейіннен молекулярлық (трансгеноз) және жасушалық (клондау) микроманипуляцияларына ұшыратылады. Кейіннен «құрастырылған» эмбриондарға in vitro жағдайында «реанимациялық» жағдай туғызылып, сапалық белгілері бойынша бағаланғаннан кейін (жасушалық селекция), соңғы кезеңі – генетикалық бағалы ұрпақ алу үшін дайын эмбрионды реципиент аналығының жатырына қондырылуымен (трансплантация) аяқталады.

Сонымен, молекулалық биотехнология, жасушалық биотехнология мен көбею биотехнологиялары, мал шаруашылығында малдардың гаметаларында, эмбриондары мен ағзаларында жинақталған биотехнологиялық қорларын анықтау мен пайдалануға мүмкіндік беретін жаңа ғылыми бағыттарының – эмбриоинженерия, эмбриокультура мен эмбриотрансплантацияларының пайда болуына алып келді.

Эмбриоинженерияны – генетикалық жағынан «құрастырылған» және экономикалық тұрғыдан тиімді организмдерді алу мақсатында, молекулалық және жасушалық биотехнологияларының тәсілдерін қолдану арқылы мал организміндегі генетикалық ресурстарын алудың мүмкіндіктері мен жолдарын қарастыратын биотехнологиялық әдіс деп қарауға болады.

Эмбриокультураны – малдардың гаметасы мен эмбриондарынан физиологиялық қорларын (ресурс) алудың мүмкіндіктері мен жолдарын қарастыратын және олардың тіршілігінің сақталып қалуы мен in vitro және in vivo кездерінде қолайлы жағдайлар тудыруға бағытталған мал шаруашылығында қолданылатын биотехнологиялық әдісі деп айта аламыз.

Эмбриотасымалдау (трансплантация) – бағалы генотипті малдарды барынша тез көбейту мақсатында, жануарлардың репродуктивті жүйесінен физиологиялық қорларын (ресурс) алудың мүмкіндіктері мен жолдарын қарастыруға бағытталған мал шаруашылығында қолданылатын биотехнологиялық әдісі.