Journal articles - Сельскохозяйственная биология
All articles: 1820
Кальций: физиологическая роль, источники и нормирование в промышленном птицеводстве (обзор)
Review article
Кальций критически важен для сельскохозяйственных животных и птицы в условиях современных интенсивных технологий, поэтому поиск его новых источников продолжается. Основные критерии их оценки - высокая биодоступность этого макроэлемента в сочетании с низкой стоимостью такой кормовой добавки. Физиологическое действие кальция распространяется на все системы органов (G.S. Baird, 2011). Следовательно, в птицеводстве рецептуры рационов цыплят-бройлеров и кур-несушек должны разрабатываться с учетом роли этого макроэлемента в метаболических путях, участия ионов кальция в прямых и косвенных химических взаимодействиях с другими неорганическими и органическими соединениями, клеточными и надклеточными структурами. Особенно актуален поиск более доступных и эффективных способов нормализации рационов сельскохозяйственной птицы при высоких потерях молодняка и яиц. У птицы 99 % кальция содержится в костях, 1 % - в мягких тканях (Д. Оберлис с соавт., 2008). Однако современные фундаментальные и клинические исследования доказывают, что роль кальция в физиологических процессах не ограничивается формированием структуры костей и яичной скорлупы. От достаточной концентрации кальция в крови зависит секреция и действие гормонов, проницаемость клеточных мембран, нервная проводимость, мышечные сокращения (R. Stehle с соавт., 2007; E.T. Kavalali, 2015). Кальций увеличивает синтез коллагена, что ускоряет заживление ран (J. Zhang с соавт., 2021), влияет на функции белков, с которыми связывается в качестве кофактора (C. Umerah с соавт., 2023). Апоптоз, его интенсивность, межклеточная адгезия при формировании соединительной ткани кальций-зависимы (D. Goll с соавт., 2003). Количество костной ткани в организме генетически запрограммировано. При недостатке кальция в период роста тело не достигнет необходимых параметров (K. Okuyama с соавт., 2022). Логично, что одной из важнейших патогномоничных причин большого числа отклонений от нормы может быть дефицит кальция, нарушение его усвояемости, низкая биодоступность. Общепризнанными источниками кальция служат его соли: карбонат, цитрат, лактат, дикальцийфосфат, глюконат, сульфат и их комбинации с витамином D3, микроэлементами, эстрогенами (F. Zhang с соавт., 2018; B.L. Damron с соавт., 1995; Н.С. Стрелков с соавт., 2008; L.P. Yang с соавт., 2018). Существенное различие между этими соединениями заключается в разной биодоступности Ca. Механизм доступности кальция из солей известен и зависит от нескольких факторов, прежде всего от дозы, одновременного поступления синергистов и антагонистов, кислотности желудочного сока, режима потребления (F. Bronner, 2023; S. Christakos, 2012; R. Alexander с соавт., 2023). Поэтому необходимо тщательно подбирать состав рациона и учитывать множественные взаимодействия между его компонентами в желудочно-кишечном тракте (ЖКТ) животных. В обзоре освещены вопросы биохимии кальция в организме животных и птицы. Рассмотрены нормы поступления кальция с рационом в России и за рубежом, механизмы его усвоения в разных отделах ЖКТ, синергетические и антагонистические взаимодействия ионов кальция с другими элементами и органическими соединениями, а также метаболические пути трансформаций кальция в различных системах организма.
Free
Scientific article
Доказано, что препараты на основе хитозана обладают противовирусной, антибактериальной и антимикотической активностью, способны стимулировать иммунитет растений. В условиях полевого опыта (Ташкенская обл., Республика Узбекистан, 2015-2016 годы) мы впервые оценили влияние капсулирования семян хлопчатника (сорт Султан) препаратами, синтезированными в институте Химии и физики полимеров при Национальном университете Узбекистана (НУУз, г. Ташкент) из отходов, получаемых по авторской методике при переработке коконов тутового шелкопряда (УзХитан, аскорбат хитозана и хелатный комплекс хитозана с медью), на фотосинтетическую активность растений на фоне вилта (возбудитель - Verticillium dahliae). Показано, что при поражении вилтом возрастает удельный вес листовой пластинки, снижается скорость дыхания и фотосинтеза, уменьшается содержание фотосинтетических пигментов в листьях. Так, на фоне вилта у не обработанных производными хитозана контрольных растений количество хлорофилла уменьшалось на 10 % (в пересчете на 1 см2 поверхности листа) и на 27-30 % (в пересчете на 1 г сухой массы). При использовании биополимеров содержание хлорофилла было выше контроля (без обработки): в вариантах с аскорбатом и хелатом хитозана - соответственно на 25,5 и 17,7 % (в пересчете на 1 г сухой массы), в группах, где применяли УзХитан и аскорбат, - на 15,0 и 16,0 % (в пересчете на 1 см2). Изменения содержания хлорофилла у растений, выращенных в отсутствие инфекционного фона, были статистически недостоверны (при 5 % уровне значимости). Обнаружено, что на фоне вилта у контрольных растений скорость чистой продукции кислорода снижается с 0,245±0,028 до 0,161±0,027 мкмоль O2 · м-2 · с-1, или на 33 %. Это связано с токсическим действием патогена, проникающего через корни по сосудистой системе растений к листьям и точке роста, что приводит к нарушению водного обмена, разрушению хлорофилла и усыханию листьев. В контроле статистический анализ средних показал недостоверность различий в скорости дыхания у листьев, однако следует отметить тенденцию к снижению этого показателя под воздействием вилта (на 22 %). У растений из семян, предварительно обработанных препаратами хитозана, на фоне заражения вилтом средние показатели скорости видимого фотосинтеза (чистой продукции кислорода) превышали контрольные (в случае аскорбата и хелата хитозана максимально - соответственно на 54 и 46 %). Скорость темнового дыхания на фоне вилта по группам достоверно не различалась. Индекс кислородного баланса (ИКБ), который рассчитывается как отношение скорости видимого фотосинтеза к скорости темнового дыхания, может характеризовать физиологическое состояние взрослого растения в условиях биогенного стресса. В отсутствие патогена статистически достоверных изменений ИКБ относительно контроля не обнаружили. Однако на фоне вилта в вариантах с обработкой производными хитозана ИКБ был выше, чем без обработки (в случае аскорбата и хелата - соответственно на 36 и 52 %, Р
Free
Scientific article
Картирование локусов количественных признаков (QTL) - современное направление в изучении их генетической изменчивости, одна из задач которого состоит в картировании QTL, определяющих хозяйственно ценные признаки, для их эффективного использования в маркер-вспомогательной селекции (marker-assisted selection, MAS). Мы впервые оценили набор из 114 рекомбинантных инбредных линий картирующей популяции ITMI (International Triticeae Mapping Initiative) яровой мягкой пшеницы ( Triticum aestivum L.) в условиях Западно-Сибирской равнины России. Картирующая популяция ITMI была создана посредством опыления яровой мягкой пшеницы Triticum aestivum L. сорта Opata 85 пыльцой синтетического гексаплоида W7984, представляющего собой амфидиплоид, полученный скрещиванием Aegilops tauschii Coss. (образец CIGM86.940, DD) и тетраплоидной пшеницы T. turgidum var. durum сорта Altar 84 (ААВВ). На протяжении всего периода вегетации изучали проявление 42 хозяйственно ценных признаков, характеризующих устойчивость к болезням, засухе, морфологические признаки и компоненты продуктивности растений. В результате были идентифицированы 55 локусов количественных признаков. Достоверность взаимосвязи между выявленными локусами и полиморфизмом по тому или иному признаку оценивали на основе порогового значения отношения правдоподобия десятичного логарифма шансов LOD-score (logarithm of odds). У 35 установленных QTL LOD-оценка превышала 3,0. Выявленные и локализованные в 19 группах сцепления QTL изучаемых признаков проявляли себя в условиях южной лесостепной зоны Западно-Сибирской равнины с разной степенью достоверности. Показано, что изученные количественные признаки взаимосвязаны и коррелируют между собой, при этом их проявление может как зависеть от воздействия окружающей среды, так и не зависеть от внешних условий. Для определения характера сопряженности связи между признаками рассчитывали коэффициенты корреляции rxy. Как следует из результатов проведенного корреляционного анализа, проявление изучаемых хозяйственно ценных признаков было взаимосвязано и характеризовалось разной степенью корреляции, что свидетельствует об их комплексной природе. Установлено, что генетическая изменчивость большинства изученных признаков, как правило, контролируется несколькими QTL с широкими эффектом действия, которые коррелируют друг с другом, либо большим числом локусов с малыми эффектами. Выявленные 55 QTL и сцепленные с ними молекулярные маркеры могут представлять интерес для изучения генетического контроля хозяйственно ценных признаков, определяемых идентифицированными QTL, и для осуществления маркер-вспомогательной селекции у мягкой пшеницы.
Free
Картофель: новый взгляд на традиционный пищевой продукт и его употребление в виде сока (обзор)
Review article
Традиционно картофель употребляют в термически обработанном виде (вареном, жареном, запеченном), при этом значительная часть полезных свойств теряется (A.D. Fabbri с соавт., 2015; J. Tian с соавт., 2016). При такой обработке заметно изменяются минеральный и витаминный состав продукта, содержание пищевых волокон и активность вторичных метаболитов (J. Tian с соавт., 2016; A.T. Popova, 2019). Здоровой альтернативой термически обработанному картофелю может стать свежевыжатый картофельный сок. О его использовании в народной медицине известно с начала XIX века (J.E. Vlachojannis с соавт., 2010), в то же время лишь единичные научные исследования описывают физиологические эффекты, которые оказывает употребление картофельного сока на организм экспериментальных животных и человека. Один из уникальных компонентов картофельного сока - «резистентный крахмал» (L. Copeland с соавт., 2009), который не усваивается в организме человека (P.J. Butterworth с соавт., 2011) и положительно влияет на микробиоту кишечника (I. Martínez с соавт., 2010), нормализует содержание инсулина и глюкагоноподобного пептида-1 в сыворотке крови (A.A. Rashed с соавт., 2022). Из всех известных на сегодняшний день растительных белков белок картофеля оказался наиболее сбалансированным по незаменимым аминокислотам и биодоступным для человека (M. Hussain с соавт., 2021). Ингибиторы протеаз, входящие в его состав, способны регулировать пищеварение и оказывать терапевтическое действие при ожирении (S. Komarnytsky с соавт., 2011; S. Nakajima с соавт., 2011), пататин обладает гиполипидемическим (J. Wu с соавт., 2021), гипотензивным (Y. Fu с соавт., 2019), антиоксидантным и антипролиферативным свойствами (Y. Sun с соавт., 2013). Сырой картофель и полученный из него сок содержат высокие концентрации аскорбиновой кислоты (K.A. Beals с соавт., 2019), витаминов группы В, калия, фосфора, кальция, магния, железа и цинка (K. Zaheer с соавт., 2016; Г.И. Пискун, 2023), необходимых для поддержания здоровья. Сорта картофеля с фиолетовой, красной и желтой окраской клубней - богатейший источник полифенолов, в первую очередь фенольных кислот и антоцианов (Е.П. Шанина, 2013; H. Akyol с соавт., 2016; И.В. Ким с соавт., 2020). Наиболее спорными с точки зрения возможной пользы для здоровья остаются гликоалкалоиды картофеля соланин и хаконин. С одной стороны, их среднее содержание в клубнях картофеля достаточно мало для того, чтобы вызвать симптомы отравления у человека (K. Nishie с соавт., 1971), с другой стороны, в эксперименте с чистыми экстрактами гликоалкалоидов доказано холинблокирующее, антихолинэстеразное (В.А. Воронов с соавт., 2023) и цитотоксическое действие последних (M. Friedman, 2015; D.K. Zhao с соавт., 2021; M.L. Lanteri с соавт., 2023). В настоящем обзоре обсуждаются как потенциальная опасность выявленных эффектов для здоровья человека, так и перспективы использования продукта для коррекции иммунодефицитных состояний, профилактики и лечения онкологических заболеваний (D.K. Zhao с соавт., 2021; M.L. Lanteri с соавт., 2023). Приводятся сведения о современных способах биодетоксикации гликоалкалоидов картофеля (R.C. Hennessy с соавт., 2020). Описываются отдельные исследования биологических эффектов экстракта кожуры картофеля (N. Singh с соавт., 2008) и картофельного сока (R. Muceniece с соавт., 2008; V. Bartova с соавт., 2018). Приведенные сведения показывают, что именно в картофельном соке содержатся все полезные вещества сырого картофеля в их нативном виде. Перспективы использования картофельного сока для функционального питания очевидны, однако еще предстоит определить оптимальные технологические приемы для его массового производства с сохранением биологической активности компонентов.
Free
Scientific article
За последние десятилетия в атмосфере Земли произошли колоссальные изменения, вызванные антропогенным воздействием, которые повлияли на естественную среду обитания живых организмов. Развитие животноводства на основе ускоренного селекционного процесса способствовало созданию многочисленных пород для обеспечения растущих потребностей человека. Однако у таких пород нарушена стрессоустойчивость и снижена адаптационная способность. Точная идентификация экологических факторов, влияющих на качество семени, имеет важное значение для улучшения воспроизводительной функции быков. В представленной работе влияние метеорологического фактора (атмосферное давление) в день взятия эякулятов на количество и качество семени изучали на 35 быках-производителях голштинской породы в возрасте от 2 до 10 лет. Семя собирали дважды, с 10-15-минутным интервалом. Взятие, оценку, замораживание и оттаивание семени проводили согласно «Национальной технологии замораживания и использования семени племенных быков-производителей» (М., 2008). Данные об атмосферном давлении получали от метеорологических служб Москвы и Московской области. Даты эксперимента условно разделили следующим образом: с давлением ниже 744,9 мм рт. ст. (1 сут); 745,0-754,9 мм рт. ст. (6 сут); 755,0-764,9 мм рт. ст. (9 сут); 765,0-774,9 мм рт. ст. (7 сут); 775,0 мм рт. ст. и выше (8 сут). Всего исследовали 472 эякулята. Определяли объем эякулята (мл), концентрацию (млрд/мл) и подвижность (%) нативного семени, общее число сперматозоидов в эякуляте (млрд), количество и процент выбракованного семени, а также подвижность сперматозоидов с поступательными движениями (ППД) сразу после замораживания-оттаивания и через 5 ч инкубации при 38 °С. Основными критериями качества семени считали число замороженных доз и косвенные потери семени в дозах. Показано, что атмосферное давление существенно влияло на количество и качество спермопродукции. Наблюдалась достоверная разница (Р 775,0 мм рт. ст. При 745,0-754,9 и 755,0-764,9 мм рт. ст. количество выбракованного семени составляло 54,39±4,66 % против 39,29±6,53 %. Установлено, что быки-производители в возрасте 2,5-5,0 лет более устойчивы и лучше адаптированы к изменениям атмосферного давления. При относительно низком атмосферном давлении (менее 755,0 мм рт. ст.) семя, полученное от этих быков, не выбраковывали. С ростом атмосферного давления сокращалась выбраковка нативной спермы по активности. Выявлена четкая зависимость между снижением подвижности сперматозоидов после 5-часовой инкубации при 38 °С и увеличением атмосферного давления. Лучший показатель по количеству выделенных сперматозоидов получен при 760,0 мм рт. ст. у животных всех возрастных групп. При атмосферном давлении выше 775,0 мм рт. ст. число эякулятов, имевших более 5 млрд сперматозоидов, оказалось наименьшим. Таким образом, атмосферное давление существенно влияет на показатели спермопродукции в зависимости от возраста. Предлагается корректировать график взятия семени от быков-производителей на племпредприятиях с учетом показателей атмосферного давления. В случае если в течение продолжительного периода давление держится свыше 775 мм рт. ст., следует ограничить использование животных или сдвинуть график их эксплуатации.
Free
Scientific article
За последние десятилетия бройлерное птицеводство достигло существенных успехов в реализации продуктивных качеств птицы, в большей степени за счет совершенствования кормления. При добавлении различных ингредиентов в рационы изменяются качественные характеристики мяса птицы, его безопасность и польза для здоровья человека. В настоящей работе впервые установлено влияние повышения доз отдельных ингредиентов на качественные характеристики грудных мышц цыплят-бройлеров. Нашей целью была оценка качественных характеристик мяса цыплят-бройлеров при добавлении в их рацион различных нутриентов (белков, жиров, углеводов). Исследования проводили в ФНЦ биологических систем и агротехнологий РАН в 2023 году на цыплятах-бройлерах ( Gallus gallus L.) мясного кросса Arbor Acres. Было сформировано четыре группы ( n = 30 в каждой) 7-суточных цыплят-бройлеров с живой массой 183,8±6,48 г. Контрольная группа получала рацион, сбалансированный по рекомендациям Всероссийского научно-исследовательского и технологического института птицеводства. В рационе I опытной группы было увеличено содержание белка за счет добавления в рацион казеина (10 % от сухого вещества, СВ), во II опытной группе - углеводов (10 % декстрозы от СВ рациона), в III опытной группе - жира (10 % подсолнечного масла от СВ рациона). Стартовый рацион состоял из полнорационного комбикорма ПК-0 с 0 по 10-е сут, ростовой - из ПК-5 с 11-х по 20-е сут, финишный - из ПК-6 с 21-х по 35-е сут. В состав корма входили пшеница, ячмень, кукуруза, соя, подсолнечный и соевый шроты, подсолнечное масло, известняковая мука, поваренная соль, мясная мука, аминокислоты, витаминно-минеральный премикс («Коудайс МКорма», Россия) в количестве 2,5 % на 1 т. Цыплята имели свободный доступ к корму и воде. Длительность эксперимента составила 35 сут. Убой цыплят осуществляли в возрасте 42 сут, после 24-часовой выдержки при температуре 2-4 °С отбирали левую большую грудную мышцу. В образцах оценивали содержание влаги и сухого вещества (ГОСТ 33319-2015), белка (ГОСТ 25011-2017), жира (ГОСТ 23042-2015), золы (ГОСТ 31727-2012), аминокислотный (ГОСТ 34132-2017) и жирнокислотный состав (ГОСТ Р 55483-2013). Элементный состав мяса по 25 показателям (Al, As, B, Ca, Cd, Co, Cr, Cu, Fe, I, K, Li, Mg, Mn, Na, Ni, P, Pb, Se, Si, Sn, Hg, Sr, V, Zn) определяли методами атомно-эмиссионной и масс-спектрометрии. Озоление биосубстратов осуществляли с использованием микроволновой системы разложения MD-2000 DV («PerkinElmer», США). Содержание элементов в полученной золе оценивали с использованием масс-спектрометра Elan 9000 («PerkinElmer», США) и атомно-эмиссионного спектрометра Optima 2000 V («PerkinElmer», США). Добавление к рациону птицы из I опытной группы казеина способствовало увеличению содержания в грудных мышцах сухого вещества на 1,5 %, белка - на 1,6 %, стеариновой жирной кислоты - на 0,4 %, аргинина - на 1,6 %, лизина - на 1,6 %, тирозина - на 0,7 %, фенилаланина - на 0,8 %, гистидина - на 0,7 %, лейцина + изолейцина - на 2,2 %, метионина - на 0,6 %, пролина - на 0,7 %, треонина - на 1,0 %, аланина - на 2,4 %, глицина - на 0,8 %, Fe - на 89,7 %, Zn - на 61,1 %, Co - на 200 % и снижению концентрации B на 29,4 %, Ni - на 50,0 % и As - на 37,5 % по сравнению с контролем. Высокоуглеводная диета во II опытной группе привела к повышению содержания сухого вещества на 1,1 %, олеиновой кислоты - на 1,1 %, аргинина - на 1,3 %, лизина - на 1,2 %, фенилаланина - на 0,7 %, гистидина - на 0,5 %, метионина - на 0,3 %, пролина - 0,5 %, треонина - на 0,8 %, аланина - на 2,3 % и снижению количества пальмитиновой жирной кислоты на 1,2 %, Cu - на 40,8 %, I - на 25,0 %. Увеличение в рационе количества растительных жиров относительно нормы в III опытной группе привело к повышению содержания в грудных мышцах сухого вещества на 1,8 %, жира - на 0,7 %, белка - на 1,1 %, линолевой кислоты - на 2,4 %, линоленовой - на 0,4 %, олеиновой - на 2,9 %, аргинина - на 0,3 %, Co - на 50,0 % и снижению содержания пальмитиновой кислоты на 0,8 %, стеариновой - на 0,3 %, глицина - на 0,2 %, Ca - на 40,0 %, Fe - на 22,5 %, I - на 25,0 %, As - на 75,0 %, B - на 35,3 %. Таким образом, дополнительное введение 10 % нутриентов различных классов в рационы цыплят-бройлеров мясного кросса Arbor Acres оказывало заметное влияние на качественные характеристики грудных мышц.
Free
Scientific article
Хром относится к биогенным элементам, которые необходимы для нормального развития и функционирования организма. Он регулирует синтез жиров, углеводный обмен и содержание глюкозы в крови. Известно о положительном влиянии добавок хрома при его использовании в кормлении молодняка кур. Данные о влиянии микродобавок хрома на процессы пищеварения в научной литературе малочисленны, а на животных с хронической фистулой кишечника отсутствуют. В настоящей работе на курах-несушках с дуоденальной фистулой впервые показано, что при введении в рацион микродобавки хрома в пищеварительном тракте кур изменяется активность ферментов, которые по-разному реагируют на присутствие тяжелого металла в неодинаковых по ингредиентному составу кормах. При этом также изменяются биохимические показатели крови: содержание амилазы, трипсина, глюкозы, триглицеридов, общего белка, мочевой кислоты, щелочной фосфатазы. Целью работы было изучение влияния микродоз (100 мкг/кг корма) добавки Cr2O3 на пищеварение и биохимию крови у кур-несушек, получающих разные по ингредиентному составу корма...
Free
Кишечный иммунитет у птиц: факты и размышления (обзор)
Review article
Иммунная система кишечника играет важнейшую роль в поддержании иммунной защиты организма, поскольку представляет собой передовую линию столкновения с различными патогенами, поступающими с кормом и способными колонизировать клетки и ткани хозяина. При этом роль защитных механизмов кишечника трудно переоценить. Процессы обучения распознаванию «свой—чужой», происходящие в кишечнике, относятся к основополагающим для выработки как эффективной иммунной защиты, так и толерантности к различным нутриентам. При этом микроструктурные изменения в кишечнике, в частности в слизистой, отвечают за снижение ассимиляции нутриентов. Следовательно, его состояние определяет здоровье птицы, эффективность использования питательных и биологически активных веществ, что, в свою очередь, связано с ростом и развитием, конверсией корма и другими важными промышленными показателями в птицеводстве. В обзоре обобщены современные представления о развитии и морфофункциональных особенностях защитных иммунологических механизмов кишечника у птиц. Особое внимание уделено возможности иммуномодуляции в кишечнике посредством использования эффективной комбинации различных биологически активных веществ.
Free
Классификация семян облепихи на основе использования методов вариационной статистики
Scientific article
Методами вариационной статистики оценивали эмпирическое распределение стереометрических показателей семян облепихи на принадлежность вариантов к различным генеральным совокупностям. Рассматривается возможность разделения семян, из которых формируются мужские и женские растения, на основе интервалов соотношений линейных проекций.
Free
Scientific article
Несмотря на важное значение нута как сельскохозяйственной культуры, его выращивание часто ограничивается низкой урожайностью. Программы селекционного улучшения нута представляются перспективными, при этом изучение генетического разнообразия с помощью кластерного анализа имеет решающее значение для разработки эффективных селекционных стратегий. В этом исследовании мы оценили генетическое разнообразие 36 генотипов нута разного происхождения с использованием рандомизированного полного блочного дизайна с тремя повторениями в течение 2 лет. Всего было проанализировано 25 признаков, выявивших высокие коэффициенты вариации для урожайности зерна и большинства элементов структуры урожая, что указывает на существенную изменчивость среди изученных генотипов, особенно у односемянной стручковой формы для боковых ветвей по числу и массе зерен во вторичных стручках, массе оболочки первичных и вторичных стручков, а также у двусемянной стручковой формы для первичных и вторичных ветвей в течение обоих лет тестирования. Полученные данные свидетельствуют о более высокой генетической изменчивости для этих важных признаков. Признаки нута были сгруппированы в пять и шесть кластеров соответственно в первый и на второй год изучения. Эти результаты показали, что число стручков и зерен, а также их компоненты — это основные факторы, влияющие на урожайность нута. Дендрограммы, построенные для изучения структуры генотипов нута, выявили четыре различные категории в оба года, при этом наиболее благоприятным сочетанием признаков выделились генотипы № 2 (6/A2), № 4 (15/A2), № 5 (18/A2) и № 6 (2/A2). Анализ стабильности с использованием экологического коэффициента вариации (ECV) выявил категорию C в первый год и категорию D на второй год как наиболее стабильные группы, подчеркивая влияние специфических для каждого года условий окружающей среды. Кроме того, на основании значений ECV генотипы № 1 (8/A2), № 2 (6/A2), № 3 (13/A2), № 4 (15/A2) и № 12 (7/A1) определены как сочетающие превосходные показатели с высокой стабильностью по нескольким признакам. Некоторые из этих генотипов, в частности № 2 (6/A2) и № 4 (15/A2), по большинству признаков последовательно демонстрировали высокую продуктивность и стабильную урожайность зерна, что делает их перспективными кандидатами для дальнейшей селекции, испытаний в различных условиях произрастания и потенциального выпуска новых сортов.
Free
Review article
Сельскохозяйственные растения не способны достичь максимальной продуктивности, если постоянно подвергаются стрессовым воздействиям. При стрессе растения генерируют многокомпонентный метаболический, физиологический и генетический стрессовый ответ, позволяющий им адаптироваться к неблагоприятным условиям. Так, часть содержимого клетки может перевариваться, катаболически высвобождая энергию и вещества для выживания. Этот процесс известен как автофагия (J.H. Hurley с соавт., 2017). Кроме того, часть клеток может отмереть, чтобы позволить другим выжить. Механизм гибели в подобном случае запрограммирован природой и называется программированной клеточной смертью (ПКС) (W.G. van Doorn с соавт., 2011). Оба указанных процесса свойственны всем типам эукариотических клеток и представляют собой эволюционно высококонсервативные программы. Они имеют исключительно важное значение для роста и развития растений, а также для стрессового ответа и выживания в неблагоприятных условиях. Автофагию и ПКС широко изучают на животных и дрожжевых клетках, начиная с 1960-х годов, но на растениях такие исследования проводятся относительно недавно...
Free
Review article
Диагностика ретровирусных инфекций и предупреждение их распространения у животных сельскохозяйственных видов (в частности, низкая эффективность вакцинации) до сих пор все еще недостаточно разработаны прежде всего в связи с тем, что каскад событий, лежащий в основе взаимодействия ретровируса с объектом заражения имеет сложную иерархию и реализуется на разных уровнях организации - молекулярном (включая клеточные органеллы), собственно клеточном и надклеточном, связанным с функцией клеточных сетей иммунной системы. В настоящей работе представлен обзор собственных и имеющихся в литературе данных о взаимодействии ретровирусного патогена (на примере вируса бычьего лейкоза - bovine leukemia virus, BLV) с внутренними структурами клеток-мишеней. Анализ этих результатов позволил нам предположить, что ключевым фактором, определяющим интеграцию провирусной ДНК в геном хозяина при ретровирусной инфекции, может быть снижение внутриклеточного контроля транспозиций мобильных генетических элементов, тесно связанных по происхождению с ретровирусными инфекциями...
Free
Review article
Широкое распространение вирусных инфекций, легкость преодоления видовых барьеров вирус-специфичности требуют определить критические стадии в процессах взаимодействия вирусов с многоклеточными организмами млекопитающих и ключевые молекулярно-генетические системы для каждой из стадий. К настоящему времени уже накоплено большое количество данных о разнообразии и сложности таких систем, а также вовлеченности в них широкого спектра метаболических путей. В этой связи особую актуальность приобретает выявление в них некоторых элементов, общих для разных инфекционных процессов. Настоящий обзор предлагает такой подход на примере анализа основных событий при инфицировании крупного рогатого скота вирусом бычьего лейкоза (BLV). В соответствии с критическими стадиями выделены системы, участвующие в проникновении генетического материала BLV в цитоплазму клеток хозяина, угнетении врожденного и адаптивного иммунитета, а также во взаимодействии между геномами провируса BLV и геномом хозяина. В трансмембранных системах хозяина присутствуют непосредственные участники рецепции вирусных белков (G.Yu. Kosovskii с соавт., 2017; V.I. Glazko с соавт., 2018; L. Bai с соавт., 2019; H. Sato с соавт., 2020) и факторы, модифицирующие оболочечные белки вирусов при их размножении в клетках хозяина (A. De Brogniez с соавт., 2016; W. Assi с соавт., 2020). Как и в случае оболочечных белков BLV, у SARS-CoV-2 (COVID-19) модификации белков шипа оказывают существенное влияние на патогенность (M. Hoffmann с соавт., 2020). Патогенность и BLV, и COVID-19 во многом определяется их угнетающим действием на врожденный и адаптивный иммунитет, в частности через активацию Т-регуляторных клеток и повышение экспрессии рост-трансформирующего фактора TGF-b (L.Y. Chang с соавт., 2015; G.Yu. Kosovskii с соавт., 2017; W. Chen с соавт., 2020). Внутриклеточные механизмы защиты от ретротранспозиций, рекомбинаций между вирусами и ретротранспозонами хозяина, формирования новых элементов регуляторных сетей хозяина типа микроРНК, интеграции провирусной ДНК в геном хозяина тесно связаны и контролируются системами интерферирующей РНК (RNAi) с участием их ключевого гена dicer1 (P.V. Maillard с соавт., 2019; E.Z. Poirier с соавт., 2021; G.Y. Kosovsky с соавт., 2020). Можно ожидать, что именно эти системы обеспечивают определенную устойчивость генома к встраиванию в него экзогенного генетического материала и ограничение активных транспозиций собственных мобильных генетических элементов. По-видимому, именно полигенность контроля перечисленных критических стадий вирусных инфекций приводит к сложностям прогноза и предупреждения их развития.
Free
Scientific article
Проблема нарастающих изменений климата и их влияния на сельскохозяйственный сектор экономики приобрела особую остроту и глобальный масштаб. Вклад деятельности человека в такие изменения становится все более весомым. В этой связи активизировались исследования по оценке региональных агроклиматических последствий глобальных климатических изменений для поиска приемом адаптации к ним. Цель представленной работы состоит в оценке уязвимости и адаптации полеводства к изменяющемуся климату в зоне осушаемых земель европейского Нечерноземья - региона с гумидным климатом и ограниченными тепловыми ресурсами. Хотя термические условия для возделывания культур здесь становятся благоприятнее вследствие роста теплообеспеченности, учащающиеся сверхобильные осадки приводят к резкому переувлажнению посевов, вызывая значительные недоборы урожая и потерю его качества. Новизна исследования заключается в установлении сдвига границ уязвимых территорий с учетом дифференциации зоны осушаемых земель Нечерноземья Европейской России на подзоны по природно-ландшафтному признаку со сменой существующих агроландшафтов и систем ведения земледелия в широтной поясности, включая термодефицитные области. Показано, что высотная ярусность ландшафтов зоны осушаемых земель в теплеющем климате также оказывает влияние на величину и повторяемость обильных осадков и должна учитываться при регионализации адаптационных мер и стратегий, что для этой зоны сделано впервые. Изменения термического фона и характера атмосферного увлажнения проанализированы на стадии формирования конечного урожая озимых зерновых и зернофуражных злаков и интенсивного накопления биомассы силосных и сенных культур для двух периодов, различающихся по степени антропогенного влияния на климат (1945-1980 и 1981-2017 годы). С использованием аналитических (выбор агроклиматических индикаторов, частотный анализ) и математических методов анализа и обработки данных (тренд-анализ и сглаживание временных рядов, функциональный анализ) выявлен расширяющийся в северном направлении охват территорий, подверженных возрастающему риску переувлажнения посевов (учащение высоких температур приводит к интенсификации испарения и, как результат, к усилению конвекции). На основе имитационного моделирования агроклиматических условий до 2030 года также показано, что в перспективе наиболее уязвимыми к резкому переувлажнению оказываются северные и заболоченные области. То есть, наряду с особенностями атмосферной циркуляции (с усилением циклонической активности), термический фактор в сочетании со свойством подстилающей поверхности (степенью ее увлажненности) вносит все более значимый вклад в усугубление переувлажнения. Важная роль в проявлении эффектов атмосферного переувлажнения в отношении состояния посевов также отводится текстуре почв. Адаптация полеводства к изменению климата рассматривается как комплекс мер, направленных на эффективное управление взаимосвязанными изменениями теплового режима в деятельном слое атмосферы и составляющих водного баланса подстилающей поверхности, включая поверхностные слои почвы. Оценка адаптации осуществляется с учетом агроклиматических, почвенных и ландшафтных особенностей природно-земледельческих подзон, входящих в зону осушаемых земель Нечерноземья Европейской России, и состоит как в оптимизации мелиоративных приемов, так и в совершенствовании технологий возделывания культур и планирования землепользования. Также важно отметить, что рост поступления в атмосферу загрязняющих веществ техногенного происхождения негативно сказывается на количестве и качестве выпадающей влаги, и это требует целенаправленного контроля за соблюдением экологических нормативов.
Free
Scientific article
Актуальная задача сельскохозяйственного производства в условиях радиоактивного загрязнения территории - получение продукции животноводства (мясо, молоко), соответствующей санитарно-гигиеническим требованиям. Комплексное применение агротехнических и агромелиоративных мероприятий не позволяет более чем в 2,0-2,5 раза уменьшить переход 137Cs из кормов в молоко и мясо. В то же время использование сорбентов из класса ферроцинсодержащих препаратов (ФСП - ферроцин, бифеж, болюсы и брикеты соли-лизунца) способствует получению продукции, соответствующей принятым нормативам. В настоящее время при ведении животноводства на радиоактивно загрязненных территориях успешно применяют фармакопейный ферроцин и ферроцин-2. Обоснование оптимальных доз ферроцина мелкой дисперсности при скармливании животным предполагает исследование возможных токсических эффектов препарата, так как при поступлении в желудочно-кишечный тракт (ЖКТ) он может сорбировать эссенциальные элементы, необходимые для жизнедеятельности. В проведенных экспериментах мы изучали влияние разных доз гексацианоферрата (II) калия-железа (III) с диаметром частиц 0,002 мм на физиологическое состояние модельных объектов - лабораторных крыс линии Вистар. Подопытные животные (живая масса 250±20 г, возраст 3 мес) в течение 30 сут получали с рационом ферроцин в дозах 11,6; 23,2 и 32,4 мг/кг. Препарат представлял собой мелкодисперсный порошок темно-синего цвета, без запаха, практически нерастворимый в воде, спирте, эфире. Определяли количество гемоглобина, эритроцитов и лейкоцитов в периферической крови, морфологический состав лейкоцитов, содержание SH-групп, белка и процентное соотношение его фракций в плазме крови, концентрацию малонового диальдегида, активность каталазы и супероксиддисмутазы в плазме и эритроцитах периферической крови, синтез ДНК (общий и репаративный) и содержание металлотионеинов в лимфоцитах селезенки, клеточность и индекс массы органов (печень, почки, селезенка). Учитывали общее состояние крыс, аппетит, реакцию на внешние раздражители и функциональное состояние ЖКТ. Показано, что оптимальная суточная доза препарата составляет 11,6 мг/кг. С ее повышением до 23,2 и 32,4 мг/кг наряду c развитием защитно-компенсаторных реакций наблюдались негативные эффекты. Так, в плазме периферической крови отмечали увеличение общего содержания белка за счет фракций α-, β- и γ-глобулинов при одновременном снижении доли альбумина. В лимфоцитах селезенки на фоне уменьшения клеточности органа регистрировали активацию синтеза ДНК и интенсификацию репаративных процессов. По клинико-гематологическим показателям, а также по общему состоянию животных, поедаемости корма, реакции на внешние раздражители и функциональному состоянию ЖКТ различий между опытными и контрольной группами не обнаружили. Предполагается, что выявленные изменения могут быть обусловлены не только дефицитом эссенциальных элементов в связи с их сорбцией в ЖКТ, но и поступлением железа.
Free
Scientific article
Ген DREB кодирует транскрипционный фактор DREB (dehydration-responsive elementbinding), участвующий в ответе растения на засуху, засоление, высокую температуру. Транскрипционные факторы DREB при абиотическом стрессе индуцируют экспрессию множества генов, связанных с зависимой и не зависимой от абсцизовой кислоты передачей сигнала. Эволюционно многие дикорастущие виды формировались в экстремальных эколого-географических условиях, поэтому могут служить источниками новых генетических вариантов DREB для селекции пшеницы на устойчивость к стрессам. Изучение ортологов DREB у дикорастущих сородичей пшеницы позволит расширить арсенал генов, используемых для ее селекционного улучшения методами отдаленной гибридизации, а разработка и использование молекулярных маркеров дадут возможность направленно переносить эти гены в геном мягкой пшеницы. Среди всего разнообразия генов, кодирующих DREB белки, наибольший интерес представляет DREB1, который связан с устойчивостью растений к различным абиотическим факторам...
Free
Review article
Люцерна и соя - широко возделываемые хозяйственно ценные кормовые и зернобобовые культуры, урожайность которых напрямую зависит от бактериальных микросимбионтов. Обработка семян бобовых растений штаммами клубеньковых бактерий (ризобии) способствует повышению продуктивности растительно-микробной системы как в типовых, так и в неблагоприятных условиях выращивания, например на деградированных почвах (подвергнуты засолению, заболачиванию, засушливости и т.д.). Именно поэтому получение новых штаммов, способных формировать высокопродуктивные и стрессоустойчивые симбиотические системы с бобовыми растениями, крайне востребовано в сельском хозяйстве. Современные технологии получения высокопродуктивных и экологически дифференцированных сортов бобовых культур предполагают использование биогеоценотического подхода на основе учета симбиотрофных показателей (З.Ш. Шамсутдинов, 2014). Формирование высокопродуктивных растительно-микробных систем основано на принципе дополнительности геномов макро- и микросимбионта (И.А. Тихонович с соавт., 2015), комплементарность взаимодействия которых обусловливает успешность их внедрения в агроценозы, различающиеся по агроклиматическим и почвенным условиям. К симбиотически значимым и генетически детерминируемым свойствам клубеньковых бактерий относят вирулентность, конкурентоспособность, специфичность и эффективность азотфиксирующей активности, которые ризобии проявляют по отношению к определенному виду, а подчас и сорту бобового растения-хозяина. Все вышеперечисленные симбиотически значимые характеристики детерминируются многочисленными группами генов ризобий. В обзоре представлен анализ сведений о генах микросимбионтов сои и люцерны, для которых экспериментально доказано участие в контроле симбиотической активности и стрессоустойчивости. Клубеньковые бактерии видов Sinorhizobium meliloti , S. fredii и Bradyrhizobium japonicum - это наиболее изученные, но контрастно различающиеся по генетическим и морфофизиологическим характеристикам бактерии. Сопоставление современных публикаций по основным группам симбиотически значимых генов ( nod гены, участвующие в синтезе и декорировании сигнальной молекулы Nod-фактора, которая обусловливает инициацию клубенькообразования при растительно-микробном взаимодействии; группы nif , fix и eff генов, ответственных за процесс азотфиксации и за симбиотическую эффективность) показывает, что эти исследования как для быстро-, так и для медленнорастущих видов ризобий все еще разобщены, а полученные результаты фрагментарны. Вместе с тем, согласно опубликованным данным, аллельный полиморфизм по указанным генам играет важную роль в вариации сигналинга, хозяйской специфичности и симбиотической эффективности клубеньковых бактерий. Сделано заключение, что сопряженный анализ последовательностей генов интереса из функционально различных групп генов, вовлеченных в формирование высокоэффективных стрессоустойчивых симбиозов, - sym (symbiotic; симбиоз), srg (stress related genes; гены устойчивости к стрессовым факторам) и QS (quorum sensing genes; гены кворум сенсинга), или sym - srg -QS генов, перспективен для поиска и создания молекулярных маркеров симбиотических и адаптивных свойств клубеньковых бактерий, что необходимо для мониторинга генетической структуры штаммов при лабораторных исследованиях, в биопрепаратах и в микробиоме агроценоза.
Free
Scientific article
Инфекционные заболевания в животноводческих хозяйствах Российской Федерации ежегодно регистрируются у 50 % поголовья, при этом падеж молодняка в первые недели жизни составляет от 14 до 60 %. Колибактериоз по заболеваемости и летальности, несмотря на широкое использование современных антибиотиков и вакцин, остается основной инфекционной патологией животных. В настоящей работе для оценки распространенности колибактериоза среди крупного рогатого скота на сельскохозяйственных предприятиях в Пермском крае и выявления источника возбудителя инфекции впервые применен комплексный подход (больные животные-здоровые животные-окружающая среда), что имеет теоретическое значение, углубляя понимание закономерностей эпизоотического процесса при этом заболевании. Важным практическим аспектом работы стал анализ данных многолетних санитарно-зоогигиенических исследований, результаты которых свидетельствуют, что внутрихозяйственный контроль риска заражения животных и персонала предприятий диареегенными эшерихиями должен распространяться не только на естественный резервуар, но и на окружающую среду. Цель исследования - оценить распространенность колибактериоза крупного рогатого скота в хозяйствах Пермского края и описать биологические свойства возбудителя. Для осуществления контроля обсемененности эшерихиями оборудования, кормов и системы поения в животноводческих хозяйствах был проведен анализ данных санитарно-зоогигиенических исследований. Изучение динамики заболеваемости крупного рогатого скота бактериальными инфекциями проводили на основании отчетности Пермского ветеринарного диагностического центра, отдела животноводства Министерства сельского хозяйства Пермского края за 2010-2020 годы, статистических данных Департамента ветеринарии Пермского края и лабораторных журналов. В отчетность вошли результаты бактериологического исследования (22480 проб), взятых на предприятиях мясного и молочного животноводства всех категорий ( n = 146). Санитарно-зоогигиенические исследования (29207 проб) проводили на этих же предприятиях. В динамике анализировали смывы с молочного оборудования, инвентаря боенских предприятий, исследовали корма растительного и животного происхождения, комбикорма. Бактериологическое исследование проводили согласно «Методическим указаниям по бактериологической диагностике колибактериоза (эшерихиоза) животных» (М., 2000). Изучали антигенную структуру выделенных штаммов Escherichia coli . Чувствительность штаммов к антибактериальным препаратам определяли согласно МУК 4.2.1890-04. Штаммы были проверены диско-диффузионным методом на чувствительность к ампициллину (10 мкг), цефокситину (30 мкг), цефтриаксону (30 мкг), цефепиму (30 мкг), меропенему (10 мкг), имипенему (10 мкг), азтреонаму (30 мкг), амикацину (30 мкг), гентамицину (10 мкг), ципрофлоксацину (5 мкг), левофлоксацину (5 мкг) моксифлоксацину (5 мкг), тетрациклину (30 мкг), хлорамфениколу (30 мкг). В проспективном исследовании (2020-2021 годы) оценивали распространенность штаммов E. coli , продуцирующих шига-токсин (STEC), в популяции здоровых животных. Культуры ( n = 61) были выделены на предприятиях промышленного животноводства Пермского края из фекалий КРС. Гены шига-токсина ( stx1 и stx2 ) детектировали с помощью полимеразной цепной реакции по конечной точке. Результаты проведенных исследований показали, что в Пермском крае в 2010-2020 годы эпизоотическая ситуация по колибактериозу телят была достаточно благоприятной: его доля среди всех бактериальных инфекций не превышала 20 %. Отмечено увеличение числа регистраций павших и больных животных с диарейным синдромом на фоне снижения иммунизации стельных коров. Эпизоотический процесс характеризовался наличием спорадических заболеваний, при этом отмечался высокий риск передачи возбудителя инфекции горизонтальным путем, в том числе через объекты внешней среды. Наиболее часто эшерихий выделяли из смывов с молочного оборудования и инвентаря боенских предприятий, а также выявляли в комбикормах. Мы идентифицировали пять наиболее эпизоотически значимых серогрупп - О8, О15, О20, О101, О115, в единичных случаях были выявлены E. coli О157. Профили антибиотикоустойчивости штаммов E. coli , выделенных от больных, павших (первая группа) и здоровых животных (вторая группа), существенно не различались, за исключением достоверно повышенной резистентности к тетрациклину и хлорамфениколу у эшерихий от первой группы животных. У здорового крупного рогатого скота в субпопуляции эшерихий следует отметить более высокий удельный вес культур, резистентных к ампициллину и ципрофлоксацину. Кроме того, у эшерихий от здоровых животных были детектированы гены stx1 (2,0 %) и stx2 (6,1 %), то есть наши исследования подтверждают, что возбудители инфекционных заболеваний могут быть выделены из желудочно-кишечного тракта не только больных, но и здоровых сельскохозяйственных животных, которые становятся источником STEC.
Free
Scientific article
Магнитные бури - одни из важнейших абиотических факторов, воздействующих на биообъекты. Влияние магнитных бурь носит сложный характер и может проявляться в организме на разных уровнях. В период геомагнитной активности увеличивается частота обострений хронических заболеваний, нарушаются функции ряда систем. Сперматозоиды подвергаются действию различных биотических и абиотических факторов как в организме, так и вне его. Однако сообщения о влиянии геомагнитной активности на репродуктивную функцию, в частности на количество и качество спермы, объективно весьма ограничены, а для сельскохозяйственных видов животных подобных сведений в доступной литературе мы не обнаружили. Цель нашей работы заключалась в исследовании взаимосвязи геомагнитной активности с количественными и качественными показателями спермопродукции у быков-производителей голштино-фризской породы ( n = 10, АО «Головной центр по воспроизводству сельскохозяйственных животных», Московская обл., 2018 год). Мониторинг К-индекса геомагнитной обстановки проводили по данным Институтаземного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им. Н.В. Пушкова РАН (г. Москва). Статистический анализ выполняли с помощью программы SPSS v.15.0 с использованием однофакторного дисперсионного анализа (ANOVA) (фактор, влияющего на биологическую полноценность спермы быков-производителей, - К-индекс). Сравнение показателей между группами проводили методом Scheffe-test. Качество сперматозоидов в эякулятах оценивали с использованием световой микроскипии (Nikon Eclipse Ni, «Nikon», Япония) и программного обеспечения Argus-CASA («ArgusSoft», Россия). Полученные в настоящей работе результаты показывают, что магнитная буря достоверно влияет на спермопродукцию у быков-производителей. Статистически значимые различия были установлены по объему эякулята (F = 6,49; p function show_abstract() { $('#abstract1').hide(); $('#abstract2').show(); $('#abstract_expand').hide(); }
Free
Other
Изучали биоморфологические характеристики (высота побега, масса листьев, стебля и колоса) и формирование устьичного аппарата на верхней и нижней стороне листьев разного яруса (длина, ширина, плотность расположения устьиц) у побегов растений пшеницы сорта Саратовская 29 в модельном опыте в условиях засухи. Показано, что при остром дефиците влаги в почве биомасса побега уменьшалась более чем в 10 раз, линейные размеры устьиц снижались незначительно, а их число на единице площади листовой поверхности возрастало примерно в 1,5-3,0 раза.
Free
