Journal articles - Сельскохозяйственная биология
All articles: 1820
Review article
Проблема повышения естественной резистентности высокопродуктивного крупного рогатого скота (КРС) в условиях промышленного содержания приобретает все большую актуальность. Инфекции молочных желез, органов репродуктивной системы, вирусные заболевания КРС влекут за собой экономические потери, связанные со снижением мясной продуктивности, продукции молока, увеличением затрат на ветеринарное обслуживание и выбраковку больных животных. Ключом к поддержанию гомеостаза в организме и сохранению здоровья животного служит своевременное распознавание патогенов клетками врожденной иммунной системы. В настоящее время на модели человека и мышей установлены многие молекулярные механизмы активации клеток иммунной системы, показана роль паттерн-распознающих рецепторов (ПРР) (J. Xu с соавт., 2011; I.F. Moretti с соавт., 2018), адапторных белков, факторов транскрипции в формировании иммунного ответа (T. Kawai с соавт., 2008), который включает в себя не только распознавание и удаление чужеродных патогенов, но и элиминацию поврежденных клеток собственного организма (O. Takeuchi с соавт., 2010; N. Kano с соавт., 2022). В представленном обзоре собраны современные данные о роли ПРР в распознавании патогенов и активации клеток врожденной иммунной системы КРС: описаны основные иммуногенные структуры (PAMP и DAMP), оказывающие влияние на клетки врожденной иммунной системы КРС, дана информация по строению, функциям основных групп ПРР, включая Толл-подобные (TLR), NOD-подобные (NLR), лектиноподобные рецепторы С-типа (CLR) и RIG-1-подобные (RLR) рецепторы, показаны особенности строения этих рецепторов у КРС (Z. Sladek с соавт., 2009; S.K. Mishra с соавт., 2019). У КРС выявлено и картировано 10 функциональных TLR (от TLR1 до TLR10), каждый из которых распознает специфические молекулярные паттерны, ассоциированные с патогенами (M. Maurić Maljković с соавт., 2023), 32 типа молекул CLR, большинство из которых можно идентифицировать как ортологи белков человека и мыши (A. Holder с соавт., 2023). Семейство NOD-подобных рецепторов состоит из 4 подсемейств. NOD1 и NOD2 играют ауторегулирующую роль (N. Inohara с соавт., 1999) и участвуют в передаче сигнала адапторным белкам (G. Magnuson с соавт., 2010). RLRs включает три рецептора: RIG-I, MDA5 и LGP2 (K. Wicherska-Pawłowska с соавт., 2021). RIG-I-подобные рецепторы представляют собой цитоплазматические рецепторы нуклеиновых кислот для РНК вирионов. Установлена их роль в индукции врожденного иммунного ответа при защите от ротавирусной инфекции (P.S. Paul с соавт., 1993; K. de Verdier Klingenberg с соавт., 1998) и распознавании вируса диареи у КРС (Y. Ma с соавт., 2022). Для лучшего понимания роли ПРР в активации клетки отображены пути внутриклеточной передачи сигнала от рецепторов при их активации (J. Napetschnig с соавт., 2013; T. Kawai с соавт., 2008). Показано значение ПРР в формировании воспалительных заболеваний КРС (M. Maurić Maljković с соавт., 2023). Отдельно уделено внимание влиянию полиморфизма генов ПРР на устойчивость КРС к инфекционным заболеваниям, таким как мастит (A.Q. de Mesquita с соавт., 2012), туберкулез (A. Bhaladhare с соавт., 2016), паратуберкулез (R. Mucha с соавт., 2009; J.B. Okuni с соавт., 2021) и другим болезням (M. Bjelka с соавт., 2020). Идентификация однонуклеотидных полиморфизмов ПРР открывает перспективы для селекционных стратегий на основе маркеров, скрининга рисков заболеваний и повышения генетической резистентности молочного скота к болезням (M. Maurić Maljković с соавт., 2023).
Free
Scientific article
Рассматриваются проблемы интенсификации продукционного процесса сельскохозяйственных растений в условиях возросшей антропогенной нагрузки на агрофитоценозы. По данным многолетних экспериментов, проанализирована роль почвенных ресурсов в мобилизации азота, фосфора и калия растениями зерновых культур. Приведены результаты исследований зависимости продуктивности растений зерновых культур от типа почвы. Дана оценка интенсивности иммобилизации азота при заделывании в почву растительных остатков под посевы зерновых и овощных культур. Охарактеризован фракционный состав фосфора почвы под влиянием внесения различных форм фосфорных удобрений. Описана роль генотипа макросимбионта в улучшении азотного питания растений. Обсуждается возможность использования в качестве удобрений суперфосфата и фосфоритной муки сибирских месторождений.
Free
Review article
Долгое время преобладала концепция, согласно которой гипофизарный соматотропный гормон (СТГ) считался исключительно метаболическим гормоном, способствующим росту и развитию организма до завершения полового созревания. Однако исследования последних десятилетий показали, что область воздействия СТГ на организм значительно шире (K.L. Hull с соавт., 2001; M. Lu с соавт., 2019). Установлено, что помимо гипофиза СТГ продуцируется во многих клетках и тканях, включая нервные (C. Arámburo с соавт., 2014), иммунные (G. Mo с соавт., 2022) и репродуктивные (S. Harvey, 2010; M. Lunа с соавт., 2014), где он играет аутокринную/паракринную роль. В работах различных авторов показано, что СТГ участвует в регуляции разнообразных процессов, связанных с репродуктивной функцией у млекопитающих и человека, таких как половая дифференциация, половое созревание, стероидогенез, гаметогенез и овуляция, а также беременность и лактация (J.R. Silva с соавт., 2009; J. Devesa с соавт., 2019; C.W. Chang с соавт., 2022; X.Y. Zhou с соавт., 2023). Напротив, гораздо меньше известно об участии СТГ в регуляции функции репродуктивной системы у самок птиц. В представленной обзорной статье рассмотрены общие сведения о структурно-функциональных свойствах СТГ и его рецептора (G.P. Baumann, 2009; M.J. Waters, 2016). Представлены современные взгляды на механизмы активации сигнальных путей гормона, на ключевых молекулярных посредников, участвующих в передаче его внутриклеточного сигнала, а также на основные механизмы регуляции синтеза/секреции СТГ (F. Dehkhoda с соавт., 2018; S.J. Frank, 2020; Y. Chhabra с соавт., 2021). Приводится информация о внегипофизарной экспрессии СТГ и его рецептора в яичнике и яйцеводе домашней курицы (Gallus domesticus L.), представляющей удобную модель для изучения процессов, связанных с репродукцией у птиц (M. Luna с соавт., 2014; A. Hrabia, 2015). Рассмотрены взаимосвязи концентрации СТГ в крови и содержания соматотропных рецепторов в репродуктивных тканях с функциональной активностью и/или стадией развития последних, а также возрастом и репродуктивным статусом птиц (A. Hrabia с соавт., 2008; A. Hrabia с соавт., 2013; Smekalova с соавт., 2019). Систематизированы накопленные данные о роли СТГ в эндокринном и локальном контроле воспроизводительной функции кур, а именно влиянии на репродуктивные ткани при введении птицам in vivo (A. Hrabia с соавт., 2011; H. Mohammadi с соавт., 2016; A. Hrabia, 2022) и на стероидогенную активность фолликулярных клеток, их пролиферацию и апоптоз in vitro (A. Hrabia с соавт., 2012, 2014; A. Smekalova с соавт., 2020; А. Смекалова с соавт., 2021). Показано, что влияние СТГ на фолликулярные клетки яичника домашней курицы зависит от степени зрелости фолликула, взаимодействия слоев стенки фолликула, стадии овуляторного цикла и возраста птицы (A. Smekalova с соавт., 2020; O.V. Aleynikova с соавт., 2021). Также рассматриваются инсулиноподобные факторы роста как возможные медиаторы действия СТГ на репродуктивную систему кур (O. Onagbesan с соавт., 2009; S.M. Ahumada-Solórzano с соавт., 2016). Сделан вывод о том, что СТГ играет значительную роль в регуляции созревания фолликулов, их подготовки к овуляции и образования яичных компонентов, а также может выступать как фактор выживания клеток яйцевода.
Free
Review article
В обзоре обсуждаются результаты исследований по влиянию цитокининов на развитие азотфиксирующих клубеньков у бобовых растений, а также молекулярные механизмы такого влияния и взаимодействия с компонентами сигнального каскада, активируемого индукторами клубенькообразования - бактериальными сигналами Nod-факторами. Позитивная роль цитокининов при клубенькообразовании была впервые показана в экспериментах с экзогенным 6-бензиламинопурином (6-БАП), добавление которого вызывало образование клубенькоподобных структур на корнях бобовых растений (K.R. Libbenga, P.A.A. Harkers, 1973). В пользу предположения об участии цитокининов в контроле клубенькообразования свидетельствовали и эксперименты по инокуляции бобовых растений бактериальными штаммами, дефектными по синтезу Nod-факторов, но выделяющими транс-зеатин (J.B. Cooper, S.R. Long, 1994). В результате у растений формировались клубенькоподобные структуры, в которых наблюдали индукцию экспрессии генов ранних нодулинов, специфичных для симбиоза. На современном этапе исследований выявление у бобовых растений мутантов по генам, кодирующим рецепторы к цитокининам, позволило подтвердить предположение о вовлечении цитокининов в контроль клубенькообразования. У мутантов Medicago truncatula с нарушением функции гена рецептора цитокинина CRE1 ( cytokinin response1 ) и Lotus japonicus с нарушением функции гена LHK1 ( Lotus histidine kinase1 ) наблюдалось подавление развития клубеньков (S. Gonzalez-Rizzo и соавт., 2006; J.D. Murray и соавт., 2007). При этом подавление восприимчивости растений к цитокининам влияло как на развитие инфекционных нитей, так и на формирование клубеньков. Напротив, усиление функции генов LHK1 и CRE1 у L. japonicus и M. truncatula c использованием генно-инженерных подходов, приводило к образованию клубенькоподобных структур (L. Tirichine и соавт., 2007; E. Ovchinnikova и соавт., 2011). В статье рассмотрены пути биосинтеза и активации цитокининов, а также особенности рецепции и распространения ответа. Накопление цитокининов при развитии симбиоза может происходить за счет индукции экспрессии генов, контролирующих биосинтез/акти-вацию этих гормонов, но молекулярные механизмы такой активации еще предстоит выяснить. Анализ показал, что цитокинины вовлекаются в передачу сигнала от Nod-фактора после стадии, контролируемой одним из ключевых регуляторов сигнального пути - кальций-кальмодулин-зависимой киназой. Имеющиеся данные свидетельствуют о том, что активация рецептора к цитокининам зависит от Nod-факторов. Экспрессия генов, кодирующих транскрипционные факторы NSP2, ERN1 и NIN, была значительно снижена у мутантов cre1 и lhk1. Это позволяет сделать вывод, что активация рецептора к цитокининам предшествует вовлечению этих транскрипционных факторов в передачу сигнала (L. Tirichine и соавт., 2007; J. Plet и соавт., 2011). Проведенный анализ показывает, что цитокинины участвуют в регуляции ранних стадий органогенеза и контроле инфекционного процесса, но они также могут быть вовлечены в контроль дифференцировки клубеньков. Помимо локального контроля клубенькообразования, цитокинины участвуют и в системном контроле - в авторегуляции клубенькообразования. Таким образом, цитокинины могут играть различную роль в клубенькообразовании, в зависимости от времени и места их активации.
Free
Review article
В обзоре представлен анализ современных данных о роли ауксинов в регуляции развития азотфиксирующих клубеньков у бобовых растений. Обсуждается взаимодействие ауксинов с цитокининами и компонентами сигнального каскада, активируемого Nod-факторами, при органогенезе клубеньков у растений с разным типом клубенькообразования. Основное внимание уделено участию ауксинов в контроле инициации и начальных этапов развития клубеньков. В ранних работах при анализе трансгенных растений, которые содержали конструкции с регулируемыми ауксинами промоторами, слитыми с репортерными генами, было выявлено накопление ауксинов в местах закладки примордиев клубеньков, что свидетельствовало о непосредственном влиянии фитогормонов на этот процесс (U. Mathesius и соавт., 1998; C. Pacios-Bras и соавт., 2003). Сформировались представления о том, что появлению клубеньков предшествует создание максимумов содержания ауксинов в клетках, из которых в дальнейшем развиваются примордии этих органов. Создание таких максимумов зависит от Nod-факторов и активации цитокининового ответа, но по-разному контролируется у бобовых, формирующих клубеньки детерминированного (регуляция биосинтеза ауксинов) и недетерминированного (контроль транспорта ауксинов с участием флавоноидов) типа (A.P. Wasson и соавт., 2006; J. Plet и соавт., 2011; T. Suzaki и соавт., 2012). При этом влияние цитокининов на транспорт ауксинов (белки-транспортеры ауксина PIN) при формировании клубеньков имеет много общего с участием цитокининов в контроле программы развития боковых корней, что может свидетельствовать об эволюционном родстве двух морфогенетических программ. У бобовых растений программы развития клубеньков и боковых корней на начальных этапах имеют много общего, поскольку эти органы образуются в результате реактивации дифференцированных клеток корня и имеют черты структурного сходства. Однако в дальнейшем дивергенция приводит к формированию структурно и функционально различных органов, что может быть связано с неодинаковой ролью, которую играют цитокинины и ауксины в контроле описанных процессов. В обзоре также рассмотрена роль баланса ауксинов и цитокининов в определении программы развития клеток корня. Обсуждаются данные экспериментов с использованием экзогенных гормонов, показавшие что клетки-основательницы, которые дают начало боковым корням, характеризуются высокой пластичностью процессов развития, определяемой балансом ауксинов и цитокининов (L. Laplaze и соавт., 2007; Chatfield и соавт., 2013). Вместе с тем роль ауксинов в контроле более поздних этапов клубенькообразования у бобовых растений остается малоисследованной.
Free
Scientific article
Гетероморфизм широко распространен в природе и проявляется в варьировании различных параметров семян у отдельных особей и в пределах популяции. Для семян укропа ( Anethum graveolens L.) характерен гетероморфизм, обусловленный материнским фактором. Он влияет прежде всего на величину семян, при этом может наблюдаться варьирование размеров зародыша. Высокая температура - неблагоприятный абиотический фактор, воздействию которой могут подвергаться растения на разных стадиях развития. В настоящей работе в процессе проращивания интактных семян укропа впервые выявлена значительная термочувствительность зародышей из семян, сформированных в соцветиях второго порядка ветвления, к длительному действию супероптимальной температуры. При воздействии высокой температуры происходило угнетение роста зародышей и, как следствие, прорастания интактных семян укропа, полученных из соцветий второго порядка. Нашей целью было изучить влияние матрикального фактора, а также высокой температуры на рост зародыша и прорастание интактных семян укропа, сформированных в соцветиях разных порядков ветвления. Опыты проводили в 2015-2016 годах во Всероссийском НИИ овощеводства - филиал ФГБНУ Федеральный научный центр овощеводства. Объектом исследований служили семена укропа позднеспелого сорта Кентавр, сформированные в соцветиях первого (1п) и второго (2п) порядков ветвления. Семена получали с растений укропа, выращенных в открытом грунте. Уборку проводили на 50-е сут после цветения зонтиков первого порядка. Эксперименты проводили в термостате с контролируемой температурой. Чтобы определить критическую температуру для роста зародыша при проращивании и прорастании интактных семян, воздействовали широким диапазоном высоких температур: 20 °С (контроль) - среднеоптимальная температура для семян, не находящихся в состоянии покоя; 25, 30, 35 и 40 °C. Используя морфометрический метод анализа, изучили рост зародыша и динамику прорастания интактных семян. На основании полученных данных строили кривые роста зародыша и прорастания интактных семян. Логистическую регрессию использовали для расчета максимальной сверхоптимальной температуры, при которой возможен рост зародыша и прорастание семян. Показано, что зародыши, сформированные в семенах из зонтиков разных порядков ветвления, находились на разных стадиях развития. Начальные размеры зародышей 1п были на 30 % больше, чем зародышей 2п (р function show_abstract() { $('#abstract1').hide(); $('#abstract2').show(); $('#abstract_expand').hide(); }
Free
Рост и антифунгальная активность стрептомицетов на фоне повышенной кислотности среды
Scientific article
Кислотность почвы - один из наиболее важных физико-химических факторов, оказывающих влияние на обитающие в ней организмы. Наряду с прямым угнетением роста растений, повышенная кислотность создает селективное преимущество для развития микроскопических грибов, более устойчивых к кислотности, чем большинство бактерий. В нашей работе изучено влияние кислотности питательной среды на рост и антифунгальную активность трех культур стрептомицетов (Streptomyces hygroscopicus A-4, S. felleus A-3 и Streptomyces sp. A-24), выделенных из ризосферы растений овса сорта Аргамак на кислой дерново-подзолистой почве. Установлено, что оптимум скорости роста штаммов S. hygroscopicus А-4 и Streptomyces sp. А-24 лежит в интервале рН 5,5-6,5, тогда как S. felleus A-3 наиболее активно развивается в области более высоких значений водородного показателя (рН > 7). Антифунгальная активность S. hygroscopicus А-4 проявляется в широком диапазоне рН - от 4,0 до 10,0 (с максимумом при рН 4,5), штаммы Streptomyces sp. А-24 и S. felleus A-3 подавляют рост грибов соответственно в интервалах рН 5,0-10,0 и 7,0-10,0. По признаку повышенной антифунгальной активности для производства средств защиты растений отобран штамм S. hygroscopicus A-4, биологическая эффективность которого в отношении фитопатогенных грибов исследована в отдельном эксперименте с растениями озимой ржи ( Secale cereale L.) сорта Вятка 2 и клевера лугового ( Trifolium pratense L.) сорта Трио. Штамм способен расти и подавлять рост грибов Fusarium sporotrichiella, F. oxysporum, F. avenaceum, Bipolaris sorokiniana, Alternaria sp. в условиях повышенной кислотности питательной среды и стерильной почвы (рН 4,0), а также в ризосфере и ризоплане растений, выращенных при повышенной почвенной кислотности (рН 4,5), снижая их заболеваемость и гибель от фитопатогенов. При этом доказано отсутствие токсического эффекта S. hygroscopicus А-4 на растения.
Free
Рост и урожайность картофеля при обработке растений биологически активным веществом биогумуса
Scientific article
Испытание биологической активности препаратов на основе биогумуса проводили на картофеле сорта Жуковский ранний. Основой для получения биоактивных препаратов был вермикомпост — продукт жизнедеятельности элитной промышленной линии дождевых червей Владимирский гибрид Старатель. Биологически активные вещества вермикомпоста получали методом щелочной экстракции. Экстракты активного вещества биогумуса в концентрациях 1,5½10 -2 %, 1,5½10 -3 % и 1,5½10 -4 % использовали для предпосевной обработки клубней в сочетании с некорневой обработкой растений в разные периоды вегетации. Показано, что обработка посевного материала и опрыскивание растений раствором активного вещества биогумуса в концентрации 1,5½10 -4 % положительно влияют на развитие растений и повышают урожайность картофеля на 38 %. Кроме того, под влиянием препарата на основе биогумуса возрастала устойчивость картофеля сорта Жуковский ранний к поражению бактериальной гнилью, фитофторозом и фузариозом при хранении.
Free
Scientific article
Соевые бобы ( Glycine max L.) - важный источник масла и белка для большой части населения Азии и Америки. Известно, что у сои формирование арбскулярной микоризы и корневых клубеньков приводит к увеличению сырой массы, сухой массы и массы семян по сравнению с контролем. Однако в Пакистане, и особенно в провинции Balochistan, эффект обработки семян сои инокулятами крайне мало изучен. Мы провели свое исследование с целью оценить пригодность ризобии для инокуляции разных сортов сои в условиях региона (особенности рельефа почвы и окружающей среды). Эксперименты проводили на агрономической экспериментальной ферме Lasbela University of Agriculture, Water and Marine Sciences (Balochistan) в течение зимнего сезона 2018 года. Использовалась рандомизированная конструкция полного блока (RCBD) с факторным расположением и размером тестового участка 4,5×3,0 м (13,5 м2) в трех повторностях. Изучали два сорта сои (NARC I и NARC II) и три дозы Bradyrhizobium japonicum (200 г/акр, 400 г/акр и 600 г/акр). Результаты опыта показали, что наибольшие показатели (высота растения - 35,4 см, число стручков на растении - 24,7, длина стручка - 4,5 см, число клубеньков на растении - 64,5, длина корня - 13,2 см, семенной индекс - 31,8 г, содержание масла - 34,5 %, протеина - 37,7 %, урожайность семян - 1160,0 кг/га, биологическая урожайность - 2019,7 кг/га) имел сорт NARC II. Взаимодействие сорт×доза инокулята проявилось в максимальных показателях в варианте NARC I×600 г/акр (высота растения 41,3 см, 31,3 стручка на растении, длина стручка 4,8 см, 83,6 клубенька на растении, длина корня 15,3 см, индекс семян 40,2 г, содержание масла 38,0 %, протеина - 43,0 %, урожайность семян 1333,8 кг/га, биологическая урожайность 2325,0 кг/га и уборочный индекс 1,3 %), а минимальные показатели отмечали для варианта NARC I×200 г/акр дозы инокулята (высота растения 22,6 см, 15,0 стручков на растении, длина стручка 3,1 см, 42,3 клубенька на растении, длина корня 7,5 см, семенной индекс 18,5 г, содержание масла 29,8 %, белка - 30,5 %, урожайность семян 876,3 кг/га, биологическая урожайность 1448,3 кг/га и индекс урожая 1,1 %). Полученные результаты указывают на неодинаковое влияние разных доз инокулята на сорта сои в условиях опыта. Сорт сои NARC II давал максимальный урожай семян при дозе инокулята 600 г/акр, максимальное образование клубеньков также наблюдалось при дозе инокулята 600 г/акр.
Free
Scientific article
Гречиха обыкновенная ( Fagopyrum esculentum Moench) - важная сельскохозяйственная культура. Помимо уникальных пищевых характеристик, для нее характерно образование различных фенольных соединений, в том числе рутина, широко применяемого в медицине. Поскольку фенольные соединения обладают высокой биологической и антиоксидантной активностью, в том числе рассматриваются как потенциальные компоненты функционального питания, изучение их накопления на начальных этапах онтогенеза растений представляет практический интерес. В представленной работе мы показали регуляторное действие макро- и микроэлементов на рост растений и накопление первичных и вторичных метаболитов у гречихи. Впервые охарактеризовано образование первичных и вторичных метаболитов в надземных органах нового и перспективного российского сорта гречихи обыкновенной Даша, внесенного в Государственный реестр селекционных достижений, допущенных к использованию в Российской Федерации, в 2018 году. Целью работы было изучение начальных этапов онтогенеза проростков гречихи обыкновенной, включая оценку их морфофизиологических характеристик в условиях различной обеспеченности элементами минерального питания, а также накопления в семядольных листьях фотосинтетических пигментов, сахаров и фенольных соединений. Объектом исследования служили проростки гречихи обыкновенной сортов Девятка и Даша селекции ВНИИ зернобобовых культур (г. Орел), внесенных в Государственный реестр селекционных достижений, допущенных к использованию в Российской Федерации, соответственно в 2004 и 2018 году. Растения выращивали в лабораторных условиях рулонным способом на воде (контроль) и питательной среде Хогланда-Арнона (опыт) при 24 °C и 16-часовом освещении. Определяли высоту гипокотилей, длину корней и массу семядольных листьев проростков. Оводненность растительного материала анализировали после его высушивания до постоянной массы при температуре 70 °C. Спектрофотометрическим методом определяли количество хлорофиллов a и b (при λ = 665 нм и λ = 649 нм), каротиноидов (λ = 440 нм), сахаров (λ = 490 нм), суммы растворимых фенольных соединений (λ = 725 нм), флавоноидов (λ = 415 нм) и фенилпропаноидов (λ = 330 нм) в этанольных экстрактах, полученных из семядольных листьев проростков разного возраста. Выращивание гречихи на питательной среде Хогланда-Арнона способствовало более быстрому росту надземных органов по сравнению с выращиванием на воде. Рост подземных органов в обоих случаях был одинаковым. Выявлены различия в накоплении фотосинтетических пигментов (хлорофилла a и b, каротиноидов) и сахаров в семядольных листьях у проростков: в опытных вариантах в большинстве случаев эти показатели были выше, чем в контрольных. Накопления фенольных соединений не столь явно зависело от условий минерального питания. Исключением было содержание фенилпропаноидов, которое в семядольных листьях проростков, выращенных на питательной среде, изменялось в большей степени по сравнению с контролем и достигало высоких значений в конце периода исследования. Следует также отметить, что при выращивании проростков гречихи сорта Даша на питательной среде в их семядольных листьях на поздних этапах онтогенеза отмечалось более значительное накопление пигментов (на 20 %, р ≤ 0,05), сахаров (на 33 %, р ≤ 0,05) и фенольных соединений (на 35 %, р ≤ 0,05) по сравнению с сортом Девятка. Таким образом, количество минеральных элементов имеет важное значение для начальных этапов онтогенеза растений гречихи обыкновенной. Более быстрый рост проростков и накопление первичных и вторичных метаболитов в их листьях характерны для опытных вариантов по сравнению с контролем. Использование различных условий минерального питания дает возможность регулировать рост и развитие растений, а также накопление в них различных метаболитов.
Free
Scientific article
Глобальное изменение климата Земли и вызванные им экологические, экономические и социальные риски связывают с накоплением в атмосфере парниковых газов, особенно СО2. В качестве эффективного способа снижения (секвестрации) содержания СО2 в воздухе рассматривается использование растений-суперпоглотителей СО2, из которых в последнее время наибольшее внимание привлекает техническая конопля Cannabis sativa L. Для этой культуры характерен быстрый рост, устойчивость к факторам окружающей среды, низкие затраты при культивировании и многоцелевое использование получаемой биомассы в качестве сырья для различных отраслей промышленности. В России в настоящее время отсутствуют программы и регламенты применения технической конопли для секвестрации СО2 атмосферы. При разработке таких программ следует учитывать способность растений изменять состав и функциональную активность почвенной микробиоты, что, в свою очередь, может повлиять на скорость роста растений, показатели почвенного плодородия, эмиссию СО2 почвенным покровом. Кроме того, важно определить, сохранится ли высокая эффективность секвестрации СО2 в экосистеме растения-почва-микроорганизмы в условиях глобального повышения температур и как при этом изменится состояние почвы и ее микробной компоненты. Для этих целей в модельном опыте в условиях вегетационного домика мы оценили воздействие температур (15 °С - характерна для вегетационного сезона в средней полосе России, тогда как 20 °С и 30 °С - повышенные температуры) на рост технической конопли и содержание хлорофилла, накопление углерода в почве под растениями, биоразнообразие и функциональную активность почвенной микробиоты, в частности на способность микроорганизмов разлагать углеродсодержащие субстраты, оцененное с помощью системы Biolog EcoPlates™. Все измерения, кроме количества углерода в почве, морфометрических характеристик растений конопли и содержания хлорофилла, выполняли в динамике - на 7-е, 28-е, 56-е и 98-е сут (в среднем продолжительность сезона вегетации в средней полосе России). Содержание углерода в почве под растениями определяли в 1-е и на 98-е сут, хлорофилла - на 28-е, 56-е и 98-е сут, морфометрические измерения выполняли на 98-е сут (окончание эксперимента). Исследования проводили с 14 марта по 19 июня в оранжерее ФГАОУ ВО К(II)ФУ (г. Казань) в 2023 году. Результаты исследования показали, что техническая конопля демонстрирует максимальный рост как надземной, так и подземной частей при температуре 30 °С, где высота растений составила 64,57 см, а корней - 25,27 см. В сравнении с температурой 20 °С, где наблюдались минимальные показатели (36,70 см и 14,36 см соответственно), рост при 30 °С оказался на 76 % выше (p 0,05). Установлено, что при одной и той же температуре образцы с почвой без конопли и с коноплей достоверно не различались по почвенной микробной биомассе: при 15 °С анализируемый показатель составил соответственно 0,92-0,64 и 0,96-0,62 мг/кг, при 20 °С - 1,92-0,84 и 1,74-1,03 мг/кг, при 30 °С - 3,58-2,06 и 3,08-2,24 мг/кг (p > 0,05). Повышение температуры приводит к увеличению микробной биомассы как при отсутствии, так и при наличии растений (3,58 и 3,08 мг/кг на 7-е сут, соответственно, р 0,05). Однако на 7-е сут повышение активности микроорганизмов отмечено в образцах с растениями, особенно при температуре 20 °С и 30 °С (1,23; 0,89; p общ. и Сорг. в почве изменялось в пределах ошибки и не зависело от присутствия растений или температуры (p > 0,05). Таким образом, показано, что у конопли при повышении температуры в период вегетации увеличивается длина надземных и подземных частей растения, что приводит к повышению эффективности секвестрации углерода атмосферы. При этом в почве изменяется количество микробной биомассы, а метаболическая активность микроорганизмов повышается уже на 7-е сут эксперимента. Представленная модельная система может использоваться для оценки эффективности секвестрации и состояния функциональных групп почвенного микробного сообщества при разработке программ выращивания технической конопли C. sativa в качестве растения-суперпоглотителя, в том числе при повышенных температурах, когда важно сохранить разнообразие почвенного микробиоты.
Free
Scientific article
Разработка новых эффективных субстратов для культивирования съедобных ксилотрофных грибов актуальна для получения высококачественной пищевой продукции и рационального использования природных ресурсов. В процессе химической предобработки лигноцеллюлозного сырья происходит модификация его химического состава и удаление ингибирующих рост компонентов, что влияет на физиологические и биохимические процессы у грибов. Цель настоящей работы состояла в установлении влияния способов предобработки лиственных и хвойных опилок на ростовые и биохимические характеристики лекарственного базидиомицета Ganoderma lucidum (Curtis) P. Karst. и съедобных базидиомицетов Flammulina velutipes (Curtis) Singer и Hericium erinaceus (Bull.) Persoon, также обладающих лекарственными свойствами. Использовали измельченные опилки сосны ( Pinus sylvestris L.) и бука ( Fagus orientalis Lipsky) с размером частиц 0,24-0,315 мм. Лигноцеллюлозное сырье обрабатывали 2 % растворами соляной кислоты, серной кислоты, гидроксида натрия и пероксида водорода в автоклаве при 120 °С в течение 60 мин...
Free
Scientific article
В лабораторных и вегетационных опытах изучали влияние янтарной кислоты, эпина и смеси этих веществ на рост, СО2-газообмен, а также фотосинтетическую и дыхательную активность растений гороха двух морфотипов при дефиците влаги. Рассматривается возможность использования соотношения между интенсивностью фотосинтеза и дыхания для оценки адаптивного потенциала растений (устойчивость к засухе).
Free
Scientific article
Резюме: Rhodotorula - род сапрофитных дрожжей семейства Sporidiobolaceae , которые распространены в воздухе, почве, озерах, морской воде, молоке, пищевых продуктах, колонизирует простейших, растения, людей и других млекопитающих. Три вида Rhodotorula (R. mucilaginos a, R. glutinis и R. minuta) рассматриваются как условно-патогенные и становятся наиболее частыми возбудителями инфекции у людей с ослабленным иммунитетом. Однако в последнее время дрожжи R. mucilaginosa все чаще используются в биотехнологии для производства каротиноидов и в кормлении сельскохозяйственных животных. Каротиноидные пигменты служат антиоксидантами, обладают антиканцерогенными свойствами, в том числе иммуномодулирующими и онкопротекторными, что способствует нормализации репродуктивной функции, роста и развития сельскохозяйственных животных и птиц. В настоящей работе мы впервые провели комплексное изучение дрожжей Rhodotorula mucilaginosa , выделенных из желудочно-кишечного тракта сельскохозяйственных животных и птицы. Была установлена их видовая принадлежность по 5.8S-ITS-фрагменту рДНК. Показано, что морфобиохимические свойства имеют высокую внутривидовую вариабельность. Определена оптимальная температура роста. Выявлены лидерные штаммы по продукции каротиноидов на среде без обогащения. Целью работы было выделение из содержимого желудочно-кишечного тракта сельскохозяйственных животных и птицы пигментированных дрожжей с последующей идентификацией до вида, культивированием, получением биомассы, оценкой суммарного содержания синтезируемых каротиноидов и их содержания в биомассе, а также выявление наиболее перспективных изолятов для дальнейшего использования в составе кормовой добавки. Опыты проводили в период с 2023 по 2025 год. Изоляты дрожжей были выделены из содержимого желудочно-кишечного тракта крупного рогатого скота черно-пестрой породы, помесных боровков F2 (крупная белая × ландрас) × дюрок и бройлеров кросса Смена-9 в ФГБНУ ФИЦ ВИЖ им. академика Л.К. Эрнста. Выделение проводили на декстрозном агаре Сабуро («HiMedia Laboratories Pvt. Ltd.», Индия). Для микроскопического исследования проводили стандартное окрашивание метиленовым синим для определения формы клеток. Морфологические свойства и чистоту изолятов проверяли под световым микроскопом Nicon ECLIPSE Ci-L («Nikon», Япония). Биохимический профиль определяли с использованием тест-системы KB009R HiCarbo («HiMedia Laboratories Pvt. Ltd.», Индия) и специфических сахаров. Полимеразную цепную реакцию (ПЦР) осуществляли в амплификаторе Mini Amp Plus («Thermo Fisher Scientific», Сингапур). Для амплификации 5.8S-ITS-фрагмента рДНК и определения его первичной нуклеотидной последовательности использовали олигонуклеотидные праймеры ITS1 (5´-TCC GTA GGT GAA CCT GCG G-3´) и ITS4 (5´-TCC TCC GCT TAT TGA TAT GC-3´). Экстракцию пигментов проводили из образцов, каждый из которых содержал замороженную сырую биомассу дрожжей одного из изолятов (от 5 до 20 г). Содержание каротиноидов в экстракте определяли спектрофотометрически на спектрофотометре UV-1800 («Shimadzu Corp.», Япония). Осуществляли измерение спектров поглощения в диапазонах λ = 300-600 нм. Все выделенные изоляты использовали глюкозу, декстрозу, маннозу, раффинозу, сахарозу, фруктозу в качестве источников углерода для ферментации . Колонии всех изолятов, выращенных на среде ДАП, имели оттенок оранжево-красного цвета, были круглыми, выпуклыми, поверхность колоний была гладкой, края ровными, структура однородной. Оптимальная температура роста составляла 19-30 °С. Максимальную площадь клетки имели штаммы Chli 32 (4,364 мкм2) и Sr 16 (4,714 мкм2), а наибольший коэффициент удлиненности (Ку) - штаммы Pf 22 (1,821 при длине клетки 3,069±0,100 мкм и ширине 1,685±0,033 мкм) и Chc 8 (1,685 при длине 2,727±0,098 мкм и ширине 1,619±0,034 мкм). Штаммы Chc 65 и Pf 13 имели площадь клетки 4,121 и 4,298 мкм2, при этом Ку у них составлял 1,414 и 1,520, это значит, что форма клеток была более вытянутой. Минимальная площадь клеток отмечена у штамма Chc 6 (1,786 мкм2). Из биомассы всех изолятов были экстрагированы каротиноиды, осуществлен их спектрофотометрический анализ, по результатам которого были отобраны 6 изолятов (Chli 32, Chli 49, Chc 65, Cm 17, Cr 32, Sr 40) с максимальным содержанием каротиноидов (22,86; 21,71; 18,05; 15,08; 11,74; 11,24 мкг/г сырой биомассы). Эти изоляты представляются наиболее перспективными для дальнейшей оптимизации процесса культивирования и повышения их продуктивности.
Free
Scientific article
Один из подходов к решению практических проблем криоконсервации клеток заключается в повышении устойчивости сперматозоидов к повреждающему действию низких температур. Мы изучили влияние производных бензимидазола этил-1-бензимидазол-2-ил-сульфанила, 2-этилсуль-фанилбензимидазол-1-ила и 2-бензимидазол-1-ил-1-уксусной кислоты в концентрациях 10-3, 10-5, 10-11, 10-13, 10-15 М на сохранность сперматозоидов при замораживании и оттаивании, на их устойчивость к холодовому шоку и изменению осмотического давления. Установлено, что изученные вещества повышали живучесть бычьих сперматозоидов при хранении в лактозо-цит-ратной среде. При этом наибольшую активность и сохранность отмечали при введении в среду для замораживания спермы 2-бензимидазол-1-ил-1-уксусной кислоты в сверхнизкой концентрации 10-13-10-15 М. Время переживания сперматозоидов до сохранения подвижности у 10 % клеток повышалось по сравнению с контролем на 73 %. Аналогичные результаты получили при замораживании-оттаивании спермы жеребцов в присутствии 2-бензимидазол-1-ил-1-уксусной кислоты в концентрации 10-13 М: доля подвижных неповрежденных клеток после замораживания-оттаи-вания оказалась на 15,2±3,49 млн/мл (Р
Free
Свето-температурная характеристика СО2-газообмена растений гречихи обыкновенной
Scientific article
В регулируемых условиях планируемого многофакторного эксперимента изучали влияние облученности и температуры воздуха на интенсивность нетто-фотосинтеза и темнового дыхания интактных растений гречихи разных видов и морфотипов в фазе трех листьев. На основании регрессионного анализа экспериментальных данных оценивали взаимосвязь между CO2-газообменом растений и факторами среды.
Free
Свето-температурные характеристики фотосинтеза у двух видов амаранта
Scientific article
Из многочисленных видов рода Amaranthus L. 12 окультурены и используются как овощные, зерновые, кормовые, лекарственные и декоративные растения. Один из сдерживающих факторов интродукции амаранта в нашей стране - его недостаточная эколого-физиоло-гическая изученность, что препятствует селекционной работе при выведении сортов, особенно для северных регионов с низкими температурами в весенний период вегетации. В регулируемых условиях среды в двухфакторном планируемом эксперименте мы изучили влияние интенсивности света и температуры на нетто-фотосинтез у интактных растений амаранта багряного ( Amaranthus cruenthus L.) сорта Султан и амаранта овощного ( A. hypochondriacus L.) сорта Крепыш. В фазу 6-7 листьев часть растений в течение 3 сут подвергали закаливанию при 8 °С для амаранта овощного и 10 °С - для амаранта багряного. Концентрацию СО 2 измеряли на оптико-акустическом инфракрасном газоанализаторе Infrаlуt-IV («SAXON Junkalor GmbH», Германия), включенном по дифференциальной схеме. Были получены нелинейные уравнения (модель), описывающие связи СО 2-газообмена с факторами среды: NP = a 0 + a 1E + a 2T + a 3ET + a 4E 2 + a 5T 2, где NP - интенсивность видимого фотосинтеза, мг СО 2/(г?ч); Е - освещенность, Вт/м 2; Т - температура воздуха, °С; a 0-a 5 - коэффициенты, вычисленные по экспериментальным данным. Достоверность уравнений проверяли по коэффициенту множественной детерминации (R 2 = 85-94) и F -критерию Фишера (F = 4,1-5,6) при уровне значимости р = 0,05. Полученная регрессионная модель дает возможность оценить величину видимого фотосинтеза в конкретную фазу развития растений для каждого сорта при разных условиях и рассчитать сочетания значений факторов среды, обеспечивающих достижение соответствующей интенсивности фотосинтеза, в том числе при наличии лимитирующего фактора. С их помощью мы определили освещенность и температуру, которые обеспечивают потенциальные максимум и оптимум нетто-фотосинтеза растений при естественном содержании СО 2 в воздухе. Потенциальный максимум нетто-фотосинтеза у изученных сортов составлял 37-38 мг СО 2/(г?ч). Сорт Султан проявил себя более свето- и теплолюбивым, а сорт Крепыш - холодоустойчивым. Диапазон оптимума фотосинтеза по температуре и освещенности у сорта Султан находился в пределах 26,7-47,0 °С и 335-580 Вт/м 2. У сорта Крепыш диапазон оптимума составлял соответственно 23,5-39,6 °С и 284-501 Вт/м 2. Закаливание растений повышало их терморезистентность, значительно снижало максимум нетто-фотосинтеза и приводило к сужению границ значений освещенности и температуры, необходимых для достижения его оптимальных значений.
Free
Светокультура растений в современных сооружениях искусственного климата (обзор)
Review article
Светокультура растений как процесс выращивания под искусственным светом возникла в XIX веке (F.H. Besthorn, 2013; J. Kleszcz с соавт., 2020). В России научные исследования в области светокультуры начали активно развиваться в первой половине ХХ века (В.М. Леман, 1976; А.М. Глобус, 2007; Е.И. Ермаков, 2009; I.G. Tarakanov с соавт., 2022). В настоящее время изучение различных аспектов выращивания растений в контролируемых условиях среды проводится в ряде ведущих научных учреждений Российской Федерации и Республики Беларусь, а также коллективами исследователей из стран Европы, Азии, США, Канады и Австралии. Значительный интерес к этой области растениеводства подтверждается резко увеличившимся в последние годы количеством публикаций по указанной тематике (A. Dsouza с соавт., 2023). Светокультура реализована в современных сооружениях искусственного климата (controlled environment agriculturee, СЕА), оборудованных, как правило, многоярусными стеллажными системами для выращивания растений и осветительным оборудованием и служащих альтернативой традиционному аграрному производству (T. Kozai с соавт., 2020). Такие сооружения (растительные фабрики, вертикальные фермы, сити-фермы, фитотехкомплексы) применяются для производства растительной продукции в густонаселенных городских районах и регионах с экстремальными погодными условиями, то есть там, где они имеют ряд преимуществ по сравнению с традиционным сельским хозяйством (N. Didenko с соавт., 2021; D.L. Friedrich, 2021; G.G. Panova с соавт., 2023). К основным достоинствам сооружений искусственного климата относятся возможность круглогодичного производства вне зависимости от сезона и погодных условий, высокое качество продукции, ее близость к потребителю. Многие исследователи отмечают также более высокий выход товарной продукции с 1 м2 за счет применения многоуровневых систем выращивания, а также экономию ресурсов благодаря использованию современных гидропонных и аэропонных технологий выращивания и замкнутых циклов (C.E. Wong с соавт., 2020; N. Engler с соавт., 2021; K. Al-Kodmany, 2024). Выбор растений для производства в СЕА определяется прежде всего рентабельностью, поэтому в настоящее время выращивают в основном быстрорастущие культуры с компактным габитусом - листовые овощи, пряно-ароматические растения, микрозелень. При этом сообщается о необходимости расширения ассортимента продукции и селекции новых сортов, предназначенных для контролируемых условий выращивания (K.M. Folta, 2019; M. SharathKumar, 2020; С.Е. Wong с соавт., 2020; A. Dsouza с соавт., 2023). Основным объектом исследований в СЕА в настоящее время служит световая среда, поскольку от ее состава зависят фотосинтез, рост и морфогенез растений, их биохимический состав, накопление ценных метаболитов и в конечном итоге оптимизация технологий выращивания, эффективность использования ресурсов и рентабельность производства (A. Dsouza с соавт., 2023). В настоящей статье рассмотрена роль спектрального состава света, интенсивности и равномерности излучения, фотопериода в формировании растений, оценено влияние каждой из этих составляющих световой среды на урожай и качественный состав растительной продукции. Показано, что при помощи варьирования спектрального состава света можно управлять архитектоникой растений, регулировать накопление первичных и вторичных метаболитов (G.C. Modarelli с соавт., 2022; K. Zhang с соавт., 2023; K. Rosniza с соавт., 2023). Отражены генетически обусловленные различия в требованиях ряда культур к составу световой среды, в том числе обсуждается возможность существования сортовой специфичности в реакции образцов внутри культуры на формируемые условия выращивания. Также идет речь о применяемых в СЕА технологиях и используемых культурах, кратко отражены последние результаты в области селекции для светокультуры и указаны перспективы дальнейших исследований.
Free
Scientific article
Представлены результаты статистического анализа сегрегации фенотипов у потомства гибридов свиней (крупная белая × миниатюрная светлогорская) по аллелям различных систем групп крови. С целью оценки моноспецифичности иммуногенетических реагентов к эритроцитарным антигенам проанализированы случаи повышенной частоты встречаемости гетерозигот по аллелям систем групп крови F, G, J и L. Предложена модель, отражающая расхождение по частоте реальных и «имитируемых» дивалентным реагентом фенотипов.
Free
Свободнорадикальное окисление липидов и репродуктивное здоровье коров
Scientific article
Свободнорадикальное окисление липидов (СРО) рассматривается как один из доминирующих метаболических процессов, которые обеспечивают регуляцию функциональной деятельности физиологических систем организма, а также как индуктор оксидативного стресса свободнорадикальной патологии. Реакции пероксидного окисления служат источником основной массы энергии, необходимой для жизнедеятельности, и показателем устойчивости метаболических превращений в организме. Образование, накопление и утилизация продуктов СРО контролируется системой противоокислительной (антиоксидантной) защиты, включающей неферментативные и ферментативные звенья. В условиях одного их крупных племзаводов по разведению молочного скота красно-пестрой породы «Дружба» (Павловский р-н, Воронежская обл.) в зимне-стойловый период на 96 коровах мы изучали особенности функционирования системы пероксидное окисление липидов-антиоксидантная защита при нормальном течении беременности и гестозе, а также при нормальном течении послеродового периода и при послеродовом эндометрите, субинволюции матки и дисфункции яичников. Определяли содержание в крови общих липидов, холестерина, триглицеридов, малонового диальдегида (МДА), сумму стабильных метаболитов оксида азота (NO ·), концентрацию витаминов Е и С, активность глутатионпероксидазы (ГПО), глутатионредуктазы (ГР), каталазы, супероксиддисмутазы (СОД). Показано, что в основе развития гестоза и острых послеродовых осложнений у коров лежит высокая активность пероксидного окисления липидов (ПОЛ) и системы оксида азота при снижении мощности неферментативного звена антиоксидантной защиты и компенсаторном повышении активности ферментативного звена. Так, в крови коров, больных гестозом, отмечено увеличение концентрации МДА на 42,3-43,0 %, NO · - на 31,9-38,0 %. При легкой форме гестоза активность глутатионпероксидазы (ГПО) возросла на 11,0 %, каталазы - на 14,3 %, концентрация витамина С - на 24,1 %, а количество витамина Е снизилось на 11,7 % из-за увеличения его расхода на нейтрализацию токсических продуктов ПОЛ. С усилением тяжести патологического процесса активность ГПО по сравнению с таковой у клинически здоровых животных возрастала на 26,0 %, каталазы - на 17,3 %, количество витамина Е снижалось на 33,3 % (р · - в 2,9 раза, активности ГПО - на 65,8 %, ГР - на 14,6 %, СОД - на 46,0 %, каталазы - на 45,7 % и снижения содержания витамина E на 35,5 %. Бесплодные животные с дисфункцией яичников характеризовались высокой активностью процессов пероксидации липидов и низкой генерацией оксида азота, о чем свидетельствует превышение концентрации МДА в крови на 57,0 %, активности ГПО - на 27,6 %, ГР - на 10,5 %, СОД - на 31,9 %, каталазы - на 24,3 % при снижении содержания NO · на 56,9 % и витамина Е - на 31,6 % по сравнению с аналогичными показателями у здоровых животных. Падение концентрации NO · в крови следует отнести за счет резкого снижения гормонсинтезирующей функции яичников, и в то же время низкая продукция NO · может лежать в основе нарушения генеративной функции гонад. Высокая активность реакций пероксидного окисления свойственна также животным с хронической патологией матки, однако эти процессы менее выражены, чем у коров с острой патологией.
Free
