Исследования и прогнозирование селекционных и морфофизиологических параметров генетического потенциала крупного рогатого скота на основе оптической технологии

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 23-76-10041

НазваниеИсследования и прогнозирование селекционных и морфофизиологических параметров генетического потенциала крупного рогатого скота на основе оптической технологии

Руководитель Юрочка Сергей Сергеевич, Кандидат технических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ" , г Москва

Конкурс №85 - Конкурс 2023 года «Проведение исследований научными группами под руководством молодых ученых» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными

Область знания, основной код классификатора 06 - Сельскохозяйственные науки; 06-204 - Животноводство

Ключевые слова Животноводство, молочное скотоводство, коровы, линейная оценка экстерьера, селекция, хозяйственно-биологические показатели, селекционно-генетические параметры, корреляция, наследуемость, степень реализации генетического потенциала, коэффициент адаптации.

Код ГРНТИ68.39.13

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
В России перед животноводческой отраслью стоит необходимость увеличить долю отечественного племенного скота и улучшить генетический потенциал крупного рогатого скота мясных и молочных пород (Федеральная научно-техническая программа развития сельского хозяйства на 2017-2025 годы. Многими отечественными учеными установлено, что существуют отраслевые зоотехнические сложности связанные с работой с скотом, которые не позволяют в полной мере решить поставленные государством задачи. Актуальность решения заключается в том, что результаты проекта позволят решить описанные проблемы, применяя современные технологии и подходы. Первая проблема в животноводческой отрасли – урбанизация и нехватка кадров для выполнения всех производственных процессов. Существующий отток специалистов из сельскохозяйственных регионов, образует кадровый дефицит специалистов на животноводческих фермах. Кадровый дефицит приводит на большинстве ферм приводит к упразднению процесса бонитировочных работ, племенной работе над скотом и породой. Из практики это объясняется тем, что сотрудники фермы выполняют задачи, которые поддерживают жизнеспособность хозяйств, и не хватает ресурсов на работу со стадом. Так как не проводится основная работа с скотом, достижения в области улучшения генетического потенциала пород также замедлено. Вторая проблема - отсутствие повсеместного распространения на рынке России (а также и на зарубежном рынке) оптического инструмента, который позволил бы автоматически проводить племенную работу с скотом и снизил нагрузку с фермеров. Сегодня получение линейных параметров экстерьера, расчет генетического потенциала животных производится вручную, Третья проблема – связана с геополитическими событиями. На рынке России были частично распространены цифровой продукт, который позволял оценивать балл упитанности животных. Сегодня зарубежные компании отменили поддержку продуктов в России. При отсутствии цифрового продукта, те фермеры, которые совершили переход в новый технологический уклад, вынуждены будут вернуться к ручной работе с скотом. Четвертая проблема – на племенных фермах разработанные методические пособия по оценке животных, которые имеют частично устаревшую информацию. Проведение исследований селекционных, морфофизиологических и экстерьерных параметров цифровой технологией для анализа и прогнозирования генетического потенциала крупного рогатого скота позволит решить описанные проблемы и поможет в реализации поставленных перед отраслью задач. Научная новизна проекта заключается в получении впервые с использованием оптических технологий и комплекса селекционно-генетических параметров хозяйственно-биологических показателей продуктивности у коров разного поколения, и линий, а именно матерей и их дочерей. Впервые будет выявлен коэффициент корреляции между показателями продуктивности с хозяйственно-биологическими показателями коров разного поколения и линий. Установлен определенный уровень коэффициента наследуемости хозяйственно-биологических показателей продуктивности коров матерей и их дочерей. Впервые будет проведена характеристика степени реализации продуктивности коров разного линейного происхождения. В получении, с использованием бесконтактных технологий, интеллектуальных алгоритмов, математических моделей и методов определения: 12 индексов телосложения, 18 основных промеров крупного рогатого скота - позволяющих осуществлять автоматическую линейную оценку экстерьера животных, производить раннюю диагностику физиологического состояния животных. В дифференцированном подходе анализа популяций лейкоцитов (моноциты, нейтрофилы, базофилы, эозинофилы, лимфоциты) и установлении динамики их изменений с учетом роста и развития телят и сезоном года. В методика создания цифровой эталонной модель животного на основании селекционных и морфофизиологических и экстерьерных показателях.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Лепёхина Т.В., Юрочка С.С., Хакимов А.Р., Павкин Д.Ю., Васильев А.А. Цифровизация в селекции как инструмент прогнозирования продуктивности в молочном скотоводстве Зоотехния, 2023. № 12. С. 10-13. (год публикации - 2023)
10.25708/ZT.2023.59.33.004

2. Юрочка С.С., Довлатов И.М., Хакимов А.Р., Комков И.В., Павкин Д.Ю., Базаев С.О. Работоспособность элементов макета системы оценки коров в создаваемых условиях внешней среды Сельскохозяйственные машины и технологии, Том 18(1):101-107. (год публикации - 2024)
10.22314/2073-7599-2024-18-1-101-107

3. Юрочка С.С., Хакимов А.Р., Павкин Д.Ю., Базаев С.О., Комков И.В. Обзор исследований и технологий, применимых для цифровизации процесса оценки экстерьера животных в мясном и молочном животноводстве Аграрная наука, 381(4): 114-122 (год публикации - 2024)
10.32634/0869-8155-2024-381-4-114-122

4. Лепёхина Т.В., Юрочка С.С., Владимиров Ф.Е., Бойко М.Д., Соловьева О.И., Оценка селекционно-генетических параметров показателей молочной продуктивности коров зебувидного типа чёрно-пестрой породы Аграрная наука (год публикации - 2024)

5. Юрочка С.С., Базаев С.О., Хакимов А.Р., Поликанова А.А. Бесконтактная оценка промеров головы молочных коров Агроинженерия, Т. 26, №2, С. 20-26. (год публикации - 2024)
10.26897/2687-1149-2024-2-20-26

6. Юрочка С.С., Павкин Д.Ю., Хакимов А.Р., Бердюгин П.С., Базаев С.О. Оценка стереокамер для цифрового мониторинга экстерьера коров СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ МАШИНЫ И ТЕХНОЛОГИИ, Т. 18 • № 4 • С. 64-70 (год публикации - 2024)
https://doi.org/10.22314/2073-7599-2024-18-4-34-40

7. Юрочка С.С., Павкин Д.Ю., Хакимов А.Р., Бердюгин П.С., Владимиров Ф.Е. Методика и результаты натурных испытаний системы цифрового мониторинга экстерьера молочных коров Аграрная наука, № 4. С. 153-158 (год публикации - 2025)
10.32634/0869-8155-2025-393-04-153-158

8. Лепёхина Т.В., Юрочка С.С., Павкин Д.Ю., Базаев С.О., Довлатов И.М., Мамонтова Т.В. Опыт внедрения бесконтактной системы оценки экстерьера молочного скота Зоотехния, №4, С. 9-13 (год публикации - 2025)
10.25708/ZT.2025.39.65.002

9. Юрочка С.С., Павкин Д.Ю., Лепёхина Т.В., Базаев С.О., Мамонтова Т.В. Морфологические и биохимические показатели крови сухостойных коров Зоотехния, №2, С. 29-32 (год публикации - 2025)
10.25708/ZT.2025.84.61.007

10. Юрочка С.С., Павкин Д.Ю., Хакимов А.Р., Бердюгин П.С., Базаев С.О., Лепёхина Т.В., Владимиров Ф.Е. Разработка метода создания трехмерных карт тела молочных коров Зоотехния, №5, С. 6-11 (год публикации - 2025)
10.25708/ZT.2025.13.73.002

11. Юрочка С.С., Павкин Д.Ю., Хакимов А.Р., Бердюгин П.С., Базаев С.О., Владимиров Ф.Е. Оценка применимости трехмерных времяпролетных камер для цифрового мониторинга экстерьера коров Аграрная наука, № 4. С. 145-152 (год публикации - 2025)
10.32634/0869-8155-2025-393-04-145-152

Аннотация результатов, полученных в 2025 году
В процессе выполнения исследований проведены лабораторных и близким к натурным условиям испытания макета интеллектуальной системы. Установлено, что пропускная способность животных через систему в режиме 10-12 коров в минуту; макетом был произведен сбор натурных данных более 307 дойных коров с использованием 10 трехмерных камер с целью разметки и обучения нейронной сети. Сбор натурных данных производился со скоростью 15 кадров в секунду; проведена проверка работоспособности и калибровка системы. Точность измерительной системы не менее 95%; обеспечивается бесперебойная работа в смену свыше 6 часов; С использованием разработанного программного обеспечения произведен автоматический расчет 18 основных линейных промеров. Была сформирована и подана заявка на патентование изобретения «Автоматическая система бонитировки и мониторинга крупного рогатого скота и способ для ее осуществления». Получено уведомление о приеме и регистрации заявки от 25.04.2025, входящий № W25026650, регистрационный № 2025110781, заявитель ФГБНУ ФНАЦ ВИМ. В результате проведения линейной оценки экстерьера коров голштинской породы (n=30) выявлено влияние отдельных статей экстерьера на проявление продуктивных качеств коров. Установлено, что большинство коров соответствуют стандарту породы и требованиям линейной оценки по высотным промерам и промерам вымени. Установлено, что большинство коров соответствуют стандарту породы и требованиям линейной оценки по высотным промерам и промерам вымени. Для молочных коров требования линейной оценки по ширине груди составляет 9 баллов, а среди обследованных коров ширина груди составляет 7 баллов. Исследование влияния морфологических показателей крови на физиологическое состояние животных доказало, что, только находясь в границах физиологической нормы, возможно прогнозировать будущую продуктивность используя взаимосвязь показателей молочной продуктивности и морфологического состава крови как «тест-прогноза» молочной продуктивности. Рассмотрение каждого компонента крови отдельно, как фактора, влияющего на продуктивность – не целесообразно. При таких низких значениях связи «тест-прогноза» является не рабочим. Таким образом, при прогнозировании показателей продуктивности с использованием морфологического состава крови следует учитывать высокую положительную корреляцию между компонентами морфологического состава крови и молочной продуктивностью. Установлена динамика изменений показателей белкового, минерального, ферментного метаболизма телят с учетом их возраста. Общий белок находился в пределах физиологической нормы (5,3 г/л и 6,5 г/л соответственно на 2 и 30 день жизни у телят). У исследуемых телят уровень мочевины составил 3,23 ммоль/л в возрасте 2 дней и 3,21 ммоль/л в 30 дневном возрасте, соответственно. Уровень фосфора находился в пределах - 1,8 ммоль/л и 1,9 ммоль/л на 2 и 30 день жизни исследуемых животных. Таким образом, изучаемые показатели находились в пределах физиологической нормы, что и свидетельствовало о состоянии здоровья телят. Проведенное исследование установило наличие статистически значимой корреляционной зависимости между основными морфометрическими параметрами крупного рогатого скота и баллом упитанности. Наибольшая корреляция обнаружена между живой массой и обхватом груди (r=0.97, p<0,001), что свидетельствует о возможности использования этого промера для точного определения живой массы животных. Также установлена значительная зависимость между живой массой и баллом упитанности (r=0.83, p<0,001), что подтверждает целесообразность использования весовых показателей для объективной оценки физиологического состояния скота. Коэффициент детерминации R2=0,69 указывает, что 69% вариации показателей упитанности может быть объяснено изменением живой массы. Обследование телят в первый месяц жизни показало, что у 80 % животных имелись малоспецифичные признаки рахита. Исследования подтвердили гипофосфатемию (15 и 12 телят при рождении и в возрасте 1 месяца соответственно) и гипокальциемию (11 и 10 телят). Средние показатели по группе были в пределах нормы, но наблюдалось увеличения активности щелочной фосфатазы у 24 телят. У молодняка при рождении выявлены высокие положительные коэффициенты корреляций между показателем витамина D у коров-материй за 50 дней до отела и содержанием витамина D у потомства r =+ 0,751, в этих же пределах установлена связь между показателем витамина D у коров-материй за 14 дней до отела и содержанием витамина D у потомства r =+0,709. Обнаружены отрицательные связи между щелочной фосфатазой и уровнями кальция и фосфора. Корреляционная зависимость с живой массой телят оказалась слабой. Несмотря на наличие корреляций между показателями обмена веществ коров-матерей и их потомства, статистически значимых данных о влиянии этих признаков не установлено. Исследования крови телят с субклиническим рахитом малоинформативны из-за жесткой регуляции гомеостаза кальция и фосфора. Для определения коэффициента наследуемости до 3 поколения хозяйственно-биологических показателей крупного рогатого скота используется планово собираемая информация о 1-м поколении (матери и отцы текущего поколения животных) и вносятся данные, получаемые в ходе цифровой оценки экстерьерных и хозяйственно-биологических показателей текущего, 2-го поколения животных. На их основе, используя статистические алгоритмы, матрицы родства и коэффициенты корреляции рассчитывается племенная ценность и коэффициент наследуемости для будущего 3-го поколения молочных коров. Разработано программное обеспечение.

Публикации