БИОМЕТРИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ РОСТА И РАЗВИТИЯ РАДУЖНОЙ ФОРЕЛИ И ИХ СВЯЗЬ С ВОСПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫМИ КАЧЕСТВАМИ

БИОМЕТРИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ РОСТА И РАЗВИТИЯ РАДУЖНОЙ ФОРЕЛИ И ИХ СВЯЗЬ С ВОСПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫМИ КАЧЕСТВАМИ

Научная статья

Щербаков Ю.С.¹, Тыщенко В.И.^2, *

¹ ORCID: 0000-0001-6434-6287;

² ORCID: 0000-0003-4964-9938;

^{1, 2} Всероссийский научно-исследовательский институт генетики и разведения сельскохозяйственных животных - филиал Федерального исследовательского центр животноводства - ВИЖ имени академика Л.К. Эрнста (ВНИИГРЖ), Санкт-Петербург, Россия

* Корреспондирующий автор (tinatvi[at]mail.ru)

Аннотация

Истощение природных рыбных ресурсов стимулирует выращивание рыбы в аквакультуре. Важной экономической составляющей современной аквакультуры является использование новых, быстрорастущих и устойчивых к заболеваниям пород радужной форели как одного из видов рыб семейства лососевых. Оценка росто-весовых показателей является важной составной частью селекционной работы. Полученные данные позволяют также удалить из дальнейшего воспроизводства особей с нежелательными отклонениями в росте и развитии. Отдельные показатели могут быть сцепленными и это надо учитывать в подборе пар производителей. В работе приведены данные по использованию современных статистических подходов для анализа результатов бонитировки особей радужной форели. Наблюдается сильная связь между показателями масса тела, масса икры, высота тела и толщина тела. Показатель количества икринок в 5 граммах очень слабо связан со всеми другими признаками.

Ключевые слова: радужная форель, Oncorhynchus mykiss, бонитировка.

BIOMETRIC INDICATORS OF GROWTH AND DEVELOPMENT OF THE RAINBOW TROUT AND THEIR RELATION TO ITS REPRODUCTIVE QUALITIES

Research article

Shcherbakov Yu.S.¹, Tyshchenko V.I.^2, *

¹ ORCID: 0000-0001-6434-6287;

² ORCID: 0000-0003-4964-9938;

^{1, 2}All-Russian Research Institute of Genetics and Breeding of Farm Animals, branch of the L.K. Ernst Federal Research Center for Animal Husbandry (VNIIGRZh), St. Petersburg-Pushkin, Russia

* Corresponding author (tinatvi[at]mail.ru)

Abstract

The depletion of natural fish resources stimulates the cultivation of fish in aquaculture. An important economic component of modern aquaculture is the use of new rapidly emerging and disease-resistant breeds of rainbow trout as one of the fish species of the Salmonids. The evaluation of height and weight indicators is an important part of selection. The obtained data also make it possible to remove the fish with undesirable deviations in growth and development from further reproduction. Individual indicators may be linked and this should be taken into account in selecting pairs of manufacturers. The study presents data on the use of modern statistical approaches to analyze the results of the valuation of rainbow trout. There is a strong relationship between body mass, roe, body height and body thickness. The indicator of the number of eggs in 5 grams is very poorly related to all other signs.

Keywords: rainbow trout, Oncorhynchus mykiss, valuation.

Введение

Молекулярно-генетические исследования геномов сельскохозяйственных животных позволили разработать ряд методов, ускоряющих селекционную работу. Введение в практику методов выявления полиморфизмов в генах [1], [2], детекции генетических аномалий [3], [4] и выявления сцепления маркеров с продуктивными признаками [5] дает возможность исключить особей с нежелательными генотипами из дальнейшего воспроизводства. Активно развиваются также биотехнологические подходы в аквакультуре, такие как подбор эффективных штаммов бактерий, удаляющих органический азот в воде [6] и генетическая паспортизация полезных бактерий, используемых в сельском хозяйстве [7].

Аквакультура является активно развивающейся отраслью сельского хозяйства [8] и генетическим исследованиям рыб уделяется особое внимание [9]. Показатели роста и развития являются одними из самых важных экономических показателей для рыбоводческих хозяйств. Мясо лососевых является ценным пищевым продуктом. Селекция потомства рыб путем индивидуального отбора по массе тела может способствовать улучшению показателей темпа роста и сократить затраты хозяйств. В результате достигается сокращение сроков выращивания рыбы до товарного размера, что значительно увеличивает прибыль хозяйства [10], [11]. Порода ропшинская золотая выводилась в условиях Северо-Запада России, где среднегодовая температура воды 6-8°С. Для выведения радужной форели этой породы использовались особи радужной форели породы росталь и рофор. Проводился массовый отбор по окраске тела и благодаря систематическому отбору особей с окраской ярко-желтого цвета удалось создать маточные стада форели желтой окраски [12]. Проведение нерестовых бонитировочных мероприятий производителей является неотъемлемой частью разведения рыб, так как на основе полученных данных проводится отбор и подбор особей для дальнейшей селекции. Благодаря этому в породе закрепляются необходимые признаки и удается избежать накопления нежелательных мутаций и аномалий развития у потомства [3].

Цель работы: провести исследование метрических и репродуктивных показателей у радужной форели породы ропшинская золотая.

Для решения поставленной цели были сформулированы следующие задачи:

- снять размерно-весовые и репродуктивные показатели у производителей радужной форели породы ропшинская золотая

- провести статистический анализ полученных данных

- провести анализ главных компонентов, на основе полученных данных

Методы исследования

Сбор материала проводился на базе Федерального селекционно-генетического центра рыбоводства, который расположен в поселке Ропша Ленинградской области. Объектом исследования служила популяция производителей радужной форели породы ропшинская золотая, в возрасте трех лет. Для уменьшения шансов травмировать производителей, их сначала выдерживали в слабом растворе гвоздичного масла, чтобы рыба «уснула». Затем с помощью мерной доски снимались метрические показатели. С 18 самок и 18 самцов были сняты размерно-весовые показатели (масса тела, длина тела по Смиту, длина до конца чешуйчатого покрова, длина головы, высота тела, толщина тела). С самцов также были сняты такие показатели как объем эякулята и подвижность спермы (в секундах), а с самок – масса икры и количество икринок в 5 граммах. Полученные данные были статистически обработаны с использованием пакета Excel и занесены в таблицу. Сравнение средних величин проводилось с использованием критерия Стьюдента при уровне значимости p<0,05. Коэффициент изменчивости (CV, %) рассчитывался по формуле:

где x – среднее значение показателя; σ – стандартная отклонение.

Анализ главных компонентов проводили в программе Rstudio v. 4.1.0 с помощью библиотек GGally, dplyr и ggbiplot. Пакет dplyr использовался для структуризации данных, а GGally и ggbiplot для расчета и визуализации полученных результатов.

Результаты

В таблице 1 представлены расчеты средних величин показателей и коэффициента CV у самок и самцов радужной форели породы ропшинская золотая.

 

Таблица 1 – Размерно-весовые и репродуктивные показатели самок и самцов ропшинской золотой форели.

Показатель	Самки		Самцы
	Среднее значение	Cv,%	Среднее значение	Cv,%
Масса, г.	2051,39±74,01	15,31	1405,28±57,86	17,47
Длина тела по Смиту, см.	50,39±0,73	6,12	46,54±0,65	5,92
Длина тела до конца чешуйчатого покрова, см.	46,69±0,66	6,03	42,76±0,65	6,43
Длина головы, см.	9,46±0,13	5,91	10,64±0,16	6,35
Высота тела, см.	14,04±0,21	6,49	11,84±0,17	6,04
Толщина тела, см.	6,25±0,13	9,07	5,10±0,11	8,15
Масса икры, г	294,67±13,14	18,92	–	–
Количество икринок в 5 граммах	80,39±2,74	14,48	–	–
Объем эякулята, мл.	–	–	9,76±1,81	78,53
Подвижность, сек.	–	–	31,67±083	11,15

 

В представленной таблице видно, что наиболее изменчивыми из метрических показателей являются масса тела рыб (самки 2051,39±74.01, CV-15,31, самцы 1405,28±57, 86, CV-17,47). У самцов показатель объем эякулята имеет очень высокую изменчивость (9,76±1,81, CV-78,53). У самок показатели масса икры и количество икры в 5 граммах также имеют высокую изменчивость (294,67±13,14, CV-18,92 и 80,39±2,74, CV-14,48).

На основании полученных данных были построены диаграммы рассеяния для каждой пары фенотипических признаков у самок и самцов. С помощью библиотеки GGally в программе Rstudio были построены следующие графики (Рис. 1 и 2). Так как наши данные имеют разные единицы измерения и разный разброс, необходимо было стандартизировать показатели. На данных графиках представлены нормальность распределения показателей, диаграмма рассеяния и корреляция.

Рис. 1 – Матрица рассеяния показателей самок

Рис. 2 – Матрица рассеяния показателей самцов

  Далее был построен график визуализации главных компонент, используя библиотеку ggbiplot в Rstudio отдельно для самок и самцов (Рис. 3 и 4).

Рис. 3 – Визуализация главных компонентов у самок

На графике изображены векторы, соответствующие переменным (показателям): «длина тела по Смиту», «длина тела до конца чешуйчатого покрова», «длина головы», «высота тела», «толщина тела», «масса тела», у самок «масса икры» и «количество икринок в 5 граммах», у самцов – «объем эякулята» и «подвижность». По осям X и Y расположены две первые (наиболее информативные) главные компоненты. На рисунке 3 видно, что между векторами «длина до конца чешуйчатого покрова» и «масса икры» угол около 90°, что означает минимальную связь между показателями. Следует отметить, что угол между показателями «длина головы», «длина тела по Смиту» и «длина тела до конца чешуйчатого покрова» минимален, следовательно, связь между этими признаками сильная и корреляция положительная. Так же наблюдаются сильная связь и положительная корреляция у показателей «масса», «масса икры», «высота тела» и «толщина тела». Показатель количество икринок в 5 граммах очень слабо связан со всеми остальными изученными показателями.

Рис. 4 – Визуализация главных компонентов у самцов

 

У самцов векторы «объем эякулята» и «подвижность» сонаправлены с осью второй главной компоненты, следовательно, между ними сильная положительная связь (это объясняет высокий коэффициент изменчивости данных показателей). Также они имеют наибольшую зависимость от данной компоненты, т.к. они имеют наибольшую длину. Показатели «толщина тела», «масса тела», «длина до конца чешуйчатого покрова» и «длина тела по Смиту» имеют сильную связь и положительную корреляцию. Так же «высота тела» и «длина головы» слабо связаны с показателями подвижности сперматозоидов и объема эякулята.

Заключение

В результате исследования было обнаружено, что наиболее изменчивыми из метрических показателей являются масса тела рыб (cамки 2051,39±74,01, CV-15,31, самцы 1405,28±57,86, CV-17,47). У самцов показатель «объем эякулята» имеет очень высокую изменчивость (9,76±1,81 CV-78,53). У самок показатели «масса икры» и «количество икринок в 5 граммах» также имеют высокую изменчивость (294,67±13,14, CV-18,92 и 80,39±2,74, CV-14,48, соответственно). У самцов показатели «толщина тела», «масса тела», «длина до конца чешуйчатого покрова» и «длина тела по Смиту» имеют сильную связь и положительную корреляцию. В то же время «высота тела» и «длина головы» слабо связаны с показателями подвижности спермы и объемом эякулята. У самок показатели «длина до конца чешуйчатого покрова» и «масса икры» имеют минимальную связь. Между признаками «длина головы», «длина тела по Смиту» и «длина до конца чешуйчатого покрова» показана сильная связь и положительная корреляция. Так же наблюдаются сильная связь и положительная корреляция у показателей «масса тела», «масса икры», «высота тела» и «толщина тела». Показатель «количество икринок в 5 граммах» очень слабо связан со всеми остальными показателями. 

Финансирование Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта № 20-316-90020 (Щербаков Ю.С.) и ГЗ № 0445-2021-0010 (Тыщенко В.И.).	Funding The research was completed under financial support of RFBR under project No 20-316-90020 (Shcherbakov Yu.S.) and State Assignment No 0445-2021-0010 (Tyshchenko V.I.)
Конфликт интересов Не указан.	Conflict of Interest None declared.

 

Список литературы / References

1. Яковлев А. Влияние рецептора гормона роста на хозяйственные признаки птицы / А. Яковлев, В. Терлецкий, А. Сексте и др. // Птицеводство. – 2013. –№ 1. – С. 2–6.
2. Mitrofanova O.V. Association of Polymorphic Variants in MSTN, PRL, and DRD2 Genes with intensity of young animal growth in Pushkin breed chickens / O.V.Mitrofanova, N.V. Dementeva, A. A. Krutikova et al. // Cytology and Genetics. – 2017. – V. 51. – No. 3. – P. 179–184. DOI: 10.3103/S0095452717030082.
3. Щербаков Ю.С. Встречаемость аномалий у форели ропшинская золотистая / Ю.С. Щербаков, Н.В. Дементьева, В.П. Терлецкий и др. // Вестник КрасГАУ. – 2020. – № 11(164). – С. 145–151. DOI: 10.36718/1819-4036-2020-11-145-151.
4. Дементьева Н.В. Встречаемость и значение мутации CVM у племенных животных Ленинградской области / Н.В. Дементьева, О.В. Митрофанова В.И. Тыщенко и др. // Молочное и мясное скотоводство. – 2014. – № 6. – С. 7-9.
5. Киселева Т.Ю. Неравновесие по сцеплению микросателлитных локусов у шести локальных популяций крупного рогатого скота / Т.Ю. Киселева, J. Kantanen, Н.И. Воробьев и др. / Генетика. – 2014. – Т. 50(4). – С. 464–473. DOI:10.7868/S0016675814040043.
6. Chen Y. Identification and characterization of Janthinobacterium svalbardensis F19, a novel low-C/N-tolerant denitrifying bacterium / Y. Chen, P.Jin, Z. Cui et al. // Applied Sciences. – 2019. – V. 9. – P. 1937. DOI: 10.3390/app9091937.
7. Терлецкий В. П. Эффективный метод генетической паспортизации штаммов Bacillus subtilis – перспективных продуцентов биопрепаратов / В.П. Терлецкий, В. И. Тыщенко, И. И.Новикова и др. // Микробиология. – 2016. – Т. 85. – № 1. – С. 50–55. DOI: 10.7868/S0026365616010134.
8. Leeds T.D. Response to five generations of selection for growth performance traits in Rainbow Trout (Oncorhynchus mykiss) / T.D. Leeds, R.L. Vallejo, G.M. Weber et al. // Aquaculture. – 2016. – V. 465. – P. 341–351. DOI: 10.1016/j.aquaculture.2016.08.036.
9. Животовский Л.А. Генетическая история лососевых рыб рода Oncorhynchus / Л.А. Животовский // Генетика. – 2015. –№ 51. – С. 584–599. DOI 10.7868/S0016675815050100.
10. Кирпичников В. С. Генетика и селекция рыб / В. С. Кирпичников. – М.: Наука, Ленинградское отделение, 1987. – 520 с.
11. Dufflocq P. Correlated response of flesh color to selection for harvest weight in Coho salmon (Oncorhynchus kisutch) / P. Dufflocq, J.P. Lhorente, R. Bangera et al. // Aquaculture. – 2017. – V. 472. – P. 38–43. DOI: 10.1016/j.aquaculture.2016.08.037.
12. Никандров В.Я. Новое селекционное достижение – форель ропшинская золотая / В.Я. Никандров, Н.И. Шиндавина, В.М. Голод др. // Рыбное хозяйство. – 2019. – № 4. – С. 83– 88.

Список литературы на английском языке / References in English

1. Yakovlev A. Vliyanie receptora gormona rosta na hozyajstvennye priznaki pticy [Effect of growth hormone receptor on agriculturally important traits in poultry] / A. YAkovlev, V. Terleckij, A. Sekste et al. // Pticevodstvo [Poultry Science]. – 2013. –№ 1. – P. 2–6. [in Russian].
2. Mitrofanova O.V. Association of Polymorphic Variants in MSTN, PRL, and DRD2 Genes with intensity of young animal growth in Pushkin breed chickens / O.V.Mitrofanova, N.V. Dementeva, A. A. Krutikova et al. // Cytology and Genetics. – 2017. – V. 51. – No. 3. – P. 179–184. DOI: 10.3103/S0095452717030082.
3. SHCHerbakov YU.S. Vstrechaemost' anomalij u foreli ropshinskaya zolotistaya [The occurrence of abnormalities in ropshinskaya Golden Trout] / YU.S. SHCHerbakov, N.V. Dement'eva, V.P. Terleckij et al. // Vestnik KrasGAU [Bulletin of KSAU]. – 2020. – № 11(164). – P. 145–151. DOI: 10.36718/1819-4036-2020-11-145-151.
4. Dement'eva N.V. Vstrechaemost' i znachenie mutacii CVM u plemennyh zhivotnyh Leningradskoj oblasti [Occurrence and effect of CVM mutation in pedigree animals of Leningrad region] / N.V. Dement'eva, O.V. Mitrofanova V.I. Tyshchenko et al. // Molochnoe i myasnoe skotovodstvo [Journal of Dairy and Beef Cattle Breeding]. – 2014. – № 6. – P. 7-9. [in Russian].
5. Kiseleva T.YU. Neravnovesie po scepleniyu mikrosatellitnyh lokusov u shesti lokal'nyh populyacij krupnogo rogatogo skota [Linkage disequilibrium analysis for microsatellite loci in six cattle breeds] / T.YU. Kiseleva, J. Kantanen, N.I. Vorob'ev et al. / Genetika. – 2014. – Vol. 50(4). – P. 464–473. DOI:10.7868/S0016675814040043.
6. Chen Y. Identification and characterization of Janthinobacterium svalbardensis F19, a novel low-C/N-tolerant denitrifying bacterium / Y. Chen, P.Jin, Z. Cui et al. // Applied Sciences. – 2019. – V. 9. – P. 1937. DOI: 10.3390/app9091937.
7. Terleckij V. P. Effektivnyj metod geneticheskoj pasportizacii shtammov Bacillus subtilis – perspektivnyh producentov biopreparatov [An efficient method for genetic certification of Bacillus subtilis strains, prospective producers of biopreparations] / V.P. Terleckij, V. I. Tyshchenko, I. I.Novikova et al. // Mikrobiologiya. – 2016. – V. 85. – № 1. – P. 50–55. DOI: 10.7868/S0026365616010134.
8. Leeds T.D. Response to five generations of selection for growth performance traits in Rainbow Trout (Oncorhynchus mykiss) / T.D. Leeds, R.L. Vallejo, G.M. Weber et al. // Aquaculture. – 2016. – V. 465. – P. 341–351. DOI: 10.1016/j.aquaculture.2016.08.036.
9. Zhivotovskij L.A. Geneticheskaja istorija lososevyh ryb roda Oncorhynchus [Genetic history of salmonid fishes of the genus Oncorhynchus] / L.A.Zhivotovskij // Genetika [Russian Journal of Genetics]. – 2015. – V. 51(5). – P. 584–599. DOI: 10.7868/S0016675815050100. [in Russian]
10. Kirpichnikov V. S. Genetika i selekcija ryb [Fish genetics and breeding] / V. S. Kirpichnikov. – M.: Nauka, Leningradskoe otdelenie, 1987. – 520 p. [in Russian].
11. Dufflocq P. Correlated response of flesh color to selection for harvest weight in Coho salmon (Oncorhynchus kisutch) / P. Dufflocq, J.P. Lhorente, R. Bangera et al. // Aquaculture. – 2017. – V. 472. – P.38–43. DOI: 10.1016/j. aquaculture.2016.08.037.
12. Nikandrov V.YA. Novoe selekcionnoe dostizhenie – forel' ropshinskaya zolotaya [New breeding achievement – Ropshinskaya golden trout] / V.YA. Nikandrov, N.I. SHindavina, V.M. Golod et al. // Rybnoe khozyaistvo [Fish farming]. – 2019. – V.4. – P. 83–88. [in Russian].