Все живые организмы являются полуоткрытыми системами, поскольку осуществляется постоянный обмен между ними и средой. Следовательно, все химические элементы, которые содержатся в окружающей среде, могут попадать в организм животных, накапливаться и участвовать в химических реакциях [8, 16, 18]. На всех уровнях живого организма: внутренняя среда, органы, ткани, клетки – осуществляется гомеостаз макро- и микроэлементов [5, 42]. В различных регионах Сибири проводится экологический мониторинг воды, почв, растений, животных и продуктов питания [28, 32–34, 36–39].
Комплексную оценку интерьера сельскохозяйственных животных по содержанию химических элементов, гематологическим, биохимическим, иммунологическим и другим показателям необходимо проводить для обеспечения высокой продуктивности животных, их здоровья и экологической безопасности получаемой продукции [9, 10, 19, 20, 22, 29, 40]. Важно отметить, что до настоящего времени нет официально признанных национальных диапазонных значений ни по одному химическому элементу в органах и тканях человека и животных с учетом направления продуктивности, породной принадлежности и экологических условий [6, 7, 13].
Цель исследования – выявить межпородные различия в содержании микро- и макроэлементов в мышечной ткани крупного рогатого скота.
Материалы и методы исследования
Исследования проведены в биохимической лаборатории СибНИПТИЖ. Были взяты 47 образцов тканей мышц от быков молочной черно-пестрой и мясной герефордской пород в возрасте 17–18 месяцев, выращенных на экологически безопасной территории Западной Сибири. Все животные на момент убоя были клинически здоровы. Элементный анализ производился на атомно-абсорбционных спектрометрах Shimadzu AA-7000 (Япония) и Perkin Elmer 360 (США). Определение концентрации химических элементов осуществлялось с использованием двух способов атомизации. Для определения концентрации Cd и Pb атомно-абсорбционный анализ проводился электротермическим методом атомизации на приборе Shimadzu AA-7000. На атомно-абсорбционном спектрометре Perkin Elmer 360 атомизация происходила в пламени (ацетилен/воздух). Этим способом определяли содержание других элементов в мышечной ткани. Данные по содержанию тяжелых металлов представлены в пересчете на натуральную влажность пробы.
Полученные материалы обработаны методом описательной статистики на персональном компьютере с использованием программы Microsoft Excel.
Результаты исследования и их обсуждение
Установлена значительная разность в аккумуляции K, Mg, Fe и Pb в мышечной ткани у животных молочного и мясного направлений продуктивности (табл. 1). Так, содержание Pb и Mg было выше в 2,5 и 1,5 раза соответственно у животных герефордской породы. Однако уровень свинца находился в пределах ПДК (0,5 мг/кг). По концентрации в мышцах остальных изученных элементов животные двух пород не различались.
Таблица 1
Содержание макро- и микроэлементов в мышечной ткани крупного рогатого скота, мг/кг
|
Химический элемент |
Порода |
|||
|
черно-пестрая |
герефордская |
|||
|
|
Lim |
|
Lim |
|
|
K |
2216 ± 56*** |
1388–2500 |
2845 ± 58 |
2199–3204 |
|
Na |
804,9 ± 49,3 |
556–1671 |
837,6 ± 22,2 |
623,7–1000 |
|
Mg |
182,8 ± 2,9*** |
153,6–221 |
273,4 ± 10,9 |
230–377,5 |
|
Fe |
50,9 ± 2,6*** |
30,3–79,5 |
23,6 ± 2,3 |
9,7–43,0 |
|
Zn |
53,0 ± 1,9 |
24,6–63,7 |
46,9 ± 2,1 |
27,5–57,9 |
|
Cu |
1,57 ± 0,05 |
1,10–2,90 |
1,31 ± 0,12 |
0,80–2,37 |
|
Pb |
0,070 ± 0,013** |
0,024–0,200 |
0,178 ± 0,032 |
0,08–0,43 |
|
Cd |
0,015 ± 0,001 |
0,009–0,036 |
0,022 ± 0,004 |
0,01–0,043 |
Примечания: ***Р < 0,001; **Р < 0,01; *Р < 0,05.
Ранжированные ряды по содержанию макро- и микроэлементов в мышечной ткани для черно-пестрого и герефордского скота были одинаковы: K > Na > Mg, Zn > Fe > Cu и Pb > Cd, но несколько в других соотношениях, соответственно 12:4,4:1 и 10,4:3,1:1; 33,7:32,4:1 и 35,8:18,0:1; 4,7:1 и 8,1:1.
Межпородные различия по содержанию некоторых химических элементов могут свидетельствовать об определенной роли наследственности в детерминации этих признаков [17, 30]. В немногочисленных работах было показано, что резистентность к аккумуляции ряда элементов у различных видов животных генетически детерминируется [4, 6]. При достижении оптимального эколого-экономического плато продуктивности возможно включение в селекционные программы не только признаков резистентности к различным болезням [12, 18, 21, 26], но и повышение устойчивости животных к накоплению поллютантов в органах и тканях [15, 38, 42]. Поиск и использование прижизненных малоинвазивных биологических маркеров накопления тяжелых металлов в организме позволяет получать экологически безопасную продукцию [13, 23–25].
Выявлены значительные различия между отдельными животными мясного направления продуктивности по аккумуляции кадмия, свинца и железа, а у скота молочного направления – натрия и свинца (табл. 2). Наибольшая фенотипическая изменчивость у исследуемых пород была по концентрации кадмия и свинца.
Между химическими элементами в мышечной ткани крупного рогатого скота мясного и молочного направлений продуктивности выявлены различные по силе и направлению и связи (табл. 3). У молочного скота между уровнем калия и натрия существует высокая отрицательная корреляция, тогда как у мясного скота эта связь отсутствует. У животных герефордской породы обнаружена отрицательная связь между Zn и Fe, а у черно-пестрого скота сопряженность между этими элементами отсутствует. Противоположная зависимость характерна для молочной и мясной пород по содержанию Zn и K. Корреляция между концентрацией Zn и K у герефордов средняя положительная, а у животных черно-пестрой породы – отрицательная. Между концентрациями Fe и Mg направление и величина связи приблизительно одинаковы для животных двух пород.
Таблица 2
Изменчивость макро- и микроэлементов в мышечной ткани крупного рогатого скота
|
Химический элемент |
Порода |
|||
|
черно-пестрая |
герефордская |
|||
|
Cv |
Отношение крайних вариантов |
Cv |
Отношение крайних вариантов |
|
|
K |
12,8 |
1:1,8 |
8,4 |
1:1,5 |
|
Na |
31,2 |
1:3,0 |
10,9 |
1:1,6 |
|
Mg |
8,0 |
1:1,4 |
16,4 |
1:1,7 |
|
Fe |
20,8 |
1:2,6 |
39,5 |
1:4,4 |
|
Zn |
13,0 |
1:2,6 |
37,6 |
1:2,1 |
|
Cu |
28,6 |
1:2,6 |
18,8 |
1:3,0 |
|
Pb |
69,7 |
1:2,9 |
56,8 |
1:5,4 |
|
Cd |
38,6 |
1:2,4 |
57,0 |
1:4,3 |
Таблица 3
Связь химических элементов в мышечной ткани крупного рогатого скота
|
Порода |
|||
|
черно-пестрый скот |
герефордский скот |
||
|
Пары элементов |
r |
Пары элементов |
r |
|
Fe – Mg |
0,33 |
Fe – Mg |
–0,66** |
|
K – Fe |
0,13 |
K – Fe |
0,48* |
|
Zn – Fe |
–0,001 |
Zn – Fe |
–0,59* |
|
Fe – Mn |
0,64** |
Fe – Mn |
0,25 |
|
Zn – K |
–0,30 |
Zn – K |
0,63** |
|
Cu – Pb |
0,56** |
Cu – Pb |
0,001 |
|
Cu – K |
–0,68** |
Cu – K |
0,11 |
|
K – Mg |
0,47** |
K – Mg |
–0,11 |
|
Zn – Na |
0,30 |
Zn – Na |
0,49* |
|
K – Na |
–0,77*** |
K – Na |
–0,01 |
Примечания: ***Р < 0,001; **Р < 0,01; *Р < 0,05.
Таким образом, полученные результаты отражают сложное влияние наследственных факторов на процессы депонирования и взаимосвязи макро- и микроэлементов в мышцах крупного рогатого скота и различные механизмы их аккумуляции в зависимости от породы и направления продуктивности [1, 2].
Выводы
1. Выявлены межпородные различия по уровню некоторых макро- и микроэлементов в мышечной ткани крупного рогатого скота. Концентрация калия, магния и свинца выше в мышечной ткани у герефодского скота, чем у черно-пестрого, а концентрация железа больше у молочного скота. Средние популяционные уровни некоторых макро- и микроэлементов различны для пород разного направления продуктивности.
2. Распределение макро- и микроэлементов в мышечной ткани крупного рогатого скота мясного и молочного направлений продуктивности отражено в ранжированных рядах K > Na > Mg, Zn > Fe > Cu и Pb > Cd. Для концентрации Cd и Pb характерна высокая фенотипическая изменчивость у исследуемых пород, что отражает различия в их метаболизме.
3. В мышечной ткани крупного рогатого скота двух пород выявлены различия по величине и направлению связи между макро-, микроэлементами.
Рецензенты:Желтиков А.И., д.с.-х.н., профессор кафедры разведения, кормления и частной зоотехнии, Новосибирский государственный аграрный университет, г. Новосибирск;
Кочнев Н.Н., д.б.н., профессор кафедры ветеринарной генетики и биотехнологии, Новосибирский государственный аграрный университет, г. Новосибирск.
Работа поступила в редакцию 18.03.2015.