Journal articles - Сельскохозяйственная биология
All articles: 1820
Scientific article
Представлены результаты изучения и применения механизмов корректировки адаптивного потенциала растений томата и перца сладкого на основе RAPD-анализа и отбора по микрогаметофиту. Отражены методы и ход исследований при создании образцов томата с комплексной устойчивостью к фитопатогенам и низкой температуре. Приведены данные сравнительной оценки холодоустойчивости спорофита и микрогаметофита у различных сортообразцов перца сладкого.
Free
Review article
Гуар ( Cyamopsis tetragonoloba (L.) Taub . ) - источник камеди, добываемой из эндосперма семян этого однолетнего бобового растения (D. Mugdil с соавт., 2014; R. Pathak с соавт., 2015). Гуаровая камедь широко применяется как гелеобразующий агент в газонефтяной отрасли, а также как загуститель в пищевой, косметической, текстильной и бумажной отраслях промышленности (R.J. Chudzikowski с соавт., 1971; N.Thombare с соавт., 2016; A.M.A. Hasan с соавт., 2018). Гуар обладает умеренной засухоустойчивостью, толерантен к засолению почв и нетребователен к их плодородию (D.J. Undersander с соавт., 1991; R.K.Bhatt c соавт., 2017). Доместикация гуара произошла в Индии и Пакистане, где его в течение веков выращивали как кормовое растение (N. Thombare с соавт., 2016). Эти страны и в наши дни остаются главными производителями и экспортерами культуры, но уже как продуцента камеди. В рамках импортозамещения гуар был интродуцирован в Российскую Федерацию, где в течение последнего десятилетия в некоторых районах Южного федерального округа и Нижнего Поволжья получают производственные партии кондиционных семян. Экспериментальные партии камеди, извлеченной из отечественных семян, показали, что она по количеству и качеству соответствует нормативам (I.V. Kruchina-Bogdanov с соавт., 2019). Есть все основания предполагать, что в ближайшем будущем гуаровая камедь будет производиться в России. Для интенсификации производства гуара требуется создание новых, адаптированных к условиям РФ сортов. Несколько отечественных сортов уже создано, в том числе четыре сорта выведены в ФИЦ Всероссийский институт генетических ресурсов растений им. Н.И. Вавилова - ВИР (Государственный реестр селекционных достижений, допущенных к использованию, 2022). Поскольку получение камеди зависит от семенной продуктивности культуры, достаточно остро стоит вопрос повышения ее урожайности (A.K. Jukanti с соавт., 2019). Однако в РФ, где главный лимитирующий фактор для гуара - это теплообеспеченность (Д.В. Лебедь с соавт., 2017), приоритетным признаком становится скороспелость, которая, в свою очередь, связана с чувствительностью растения к фотопериоду. Поэтому необходим поиск в генофонде форм с пониженной чувствительностью к фотопериоду, способных в условиях сравнительно короткого лета производить полноценные семена (S.B. Teplyakova с соавт., 2019). При интродукции культуры в более северные широты в условиях длительного вегетационного периода при понижении ночных температур и повышенной влажности у гуара формируются некачественные, темнеющие в бобах семена (T. Hymovitz с соавт., 1963; Д.В. Лебедь с соавт., 2018). В связи с этим в РФ важно использовать максимально скороспелые, ранние сорта гуара. Встает вопрос об оптимальной для условий РФ архитектонике растений, способствующей формированию высокопродуктивных агроценозов (М.И. Волошин с соавт., 2019). Многие исследователи рекомендуют использовать одностебельные и малостебельные сорта гуара как более скороспелые и пригодные к механизированной уборке, они в большей степени соответствуют индустриальной модели сорта (F. Gresta с соавт., 2018; C.M.G. Reis с соавт., 2021). Также к раннеспелым относятся сорта с детерминантным типом роста (Е.А. Дзюбенко с соавт., 2017). Гуар, как и большинство других однолетних бобовых культур, относится к самоопылителям (R.E. Stafford с соавт., 1975), техника его гибридизации сложна, и процент успешно проведенных скрещиваний невысок (R.E. Stafford с соавт., 1980). Основной метод традиционной селекции у гуара - индивидуальный отбор выделившихся растений (A.K. Jukanti с соавт., 2019). Исследователи сходятся во мнении, что для повышения урожайности культуры ключевым индексом для отбора должен быть показатель количества бобов на растении (F. Gresta с соавт., 2013). Наличие генетических и геномных ресурсов вида позволяет вести селекцию гуара как традиционными, так и молекулярными методами (S. Kumar с соавт., 2017). Для гуара идентифицировано несколько типов молекулярных маркеров, однако их не так много, как у других б
Free
Scientific article
Получение гетерозисных гибридов F1 взамен сортов-популяций - одно из значительных достижений в селекции XX века. Рожь ( Secale cereale L.) как строго перекрестно-опыляемая культура весьма перспективна для гетерозисной селекции. Успешность гибридной селекции ржи зависит от наличия гомозиготных линий с высокой комбинационной способностью. Скрещивание линий по схеме топкросса позволяет эффективно выявлять и использовать для синтеза высокогетерозисных гибридов только лучшие генотипы. В представленной работе впервые охарактеризованы уникальные высокогомозиготные инбредные линии озимой ржи, полученные на основе трех российских генопулов, и выявлены линии с высокой комбинационной способностью, перспективные для селекции на продуктивность и качество. Цель наших исследований заключалась в оценке общей и специфическую комбинационной способности инбредных линий озимой ржи с помощью метода полных топкроссов. Тестовые скрещивания по этой схеме провели в 2016 году на изолированных участках, где материнской формой послужили 5 стерильных линий с цитоплазмой типа Пампа (Н-649, Н-577, Н-842, Н-1058 и Н-1185), а отцовской - 4 мужски фертильные линии (Н-451, Н-1011, Н-1247 и Н-1071), которые были тестерами...
Free
Scientific article
Разработана технология использования суперклубеньковых мутантов в селекции гороха на повышение эффективности симбиоза. Метод основан на взаимодействии в одном генотипе рецессивных и доминантных аллелей разных sym-генов - nod4 и Nod5, контролирующих супер- и гипернодуляцию. Доказана возможность одновременно вести селекцию на повышение азотфиксации и продуктивности макросимбионта.
Free
Селекция кормовых культур: достижения и задачи
Scientific article
В результате более чем 40-летней научной деятельности Центрального селекционного центра Всероссийского НИИ кормов им. В.Р. Вильямса создано свыше 150 сортов кормовых растений, из них 85 - сорта нового поколения, которые широко возделываются в России. Они не уступают лучшим зарубежным образцам по продуктивности и превосходят их по важнейшим характеристикам - зимостойкости, эдафической устойчивости к кислотности и засоленности почвы, а также фитоценотической совместимости в травосмесях. Сорта клевера лугового ( Trifolium pratense L.) ВИК 7, тетраплоидный ВИК, Алтын, Топаз, Ранний 2, Трио, Марс, клевера ползучего ( T. repens L.) Юбилейный, ВИК 70 характеризуются четко выраженной экологической индивидуальностью, симбиотической активностью, имеют разные сроки созревания. Сорта люцерны ( Medicago L.) Вега 87, Лада, Находка, Пастбищная 88, Луговая 67, Селена, Солеустойчивая обладают различными фитоценотическими, эдафическими, симбиотическими свойствами, в условиях Центрального Нечерноземья формируют урожайность 12-14 т/га (по сухому веществу - с.в.). Создано более 40 сортов многолетних злаковых трав - костреца безостого, тимофеевки луговой, овсяницы луговой, ежи сборной, райграса пастбищного, мятлика лугового с урожайностью от 11-12 т/га (по с.в.) и улучшенными кормовыми достоинствами, более устойчивых к болезням. В последние годы получены сорта вики яровой ( Vicia sativa L.) и озимой ( V. villosa Roth.) разного хозяйственного использования с повышенной экологической и фитоценотической устойчивостью. Сорта вики яровой Луговская 48, Узуновская 91, Вера; вики озимой Луговская характеризуются скороспелостью, пониженной требовательностью к теплу, особенно в период плодоношения. Для восстановления утраченного биоразнообразия и продуктивности деградированных пастбищных земель в аридных районах юга России созданы 18 сортов кормовых ксерогалофитов: кохии простертой Kochia prostrata (L.) Schrad. - Бархан, Джангар, солянки восточной Salsola orientalis S.G. Gmell. - Саланг, камфоросмы Лессинга Camphorosma lessingii (Litv.) - Ногана, Алсу, терескена серого Eurotia ceratoides (L.) C.A. Mey. - Фаворит, Тулкин, Бар и др., широко используемые при экологической реставрации кормовой производительности на опустыненных землях. Запатентовано более 25 методов селекции многолетних бобовых и злаковых трав. Предложены адаптивные системы семеноводства и технологии производства многолетних и однолетних трав. Обоснованы и введены в действие 16 межгосударственных, государственных и отраслевых стандартов на посевные качества семян многолетних бобовых и злаковых трав, а также аридных кормовых растений. По результатам теоретических и практических разработок предложена селекционная парадигма, базирующаяся на биогеоценотических принципах.
Free
Селекция мясных кур по альтернативным признакам - обмускуленности груди и обмускуленности ног
Scientific article
Оценивали влияние селекции мясных кур породы корниш (линия А5 кросса Смена) по альтернативным признакам - обмускуленности груди и ног - на мясную продуктивность бройлеров. Определяли признаки, характеризующие продуктивность птицы в возрасте 35 сут, в двух поколениях отбора. Дана оценка эффективности селекции птицы на мясную продуктивность при отборе по обмускуленности груди и ног.
Free
Review article
Известно, что водорастворимые пищевые волокна оказывают диетическое, профилактическое и лечебное воздействие на организм человека. Управление по контролю продуктов и лекарств США (US Food and Drug Administration) выступило с официальным заявлением о том, что растворимые пищевые волокна из цельной зерновки овса в виде хлопьев, отрубей и муки способствуют снижению риска сердечно-сосудистых заболеваний. На основании имеющихся доказательств зависимости между потребленным количеством β-глюканов и снижения холестерина (общего и низкой плотности) этой государственной организацией было рекомендовано ежедневное потребление не менее 3 г β-глюканов из овса или ячменя. Европейская Организация по безопасности пищевых продуктов (European Food Safety Association, EFSA) также пришла к заключению о высокой ценности β-глюканов. Физико-химические свойства, химические модификации и возможность промышленного применения β-глюканов открывают для них четкие перспективы использования в пищевых продуктах, лекарственных и косметических средствах. Излагаются результаты изучения разнообразного сортового и видового материала по овсу на содержание β-глюканов в зерновке. Констатируется, что голозерные формы овса имеют большее общее содержание указанного полисахарида по сравнению с пленчатыми, но последние содержат больше нерастворимых β-глюканов в зерновке. Выполненная сравнительно недавно идентификация генов, участвующих в биосинтезе β-глюканов зерновых культур, и созданная первая генетическая карта открывают новые возможности для генетического улучшения показателей качества зерна и получаемых из него пищевых продуктов, которые имеют важное значение для здоровья человека. В результате анализа популяции из 1700 линий овса, полученных из сорта Belinda (Швеция) с помощью индуцированного мутагенеза, были обнаружены образцы с содержанием β-глюканов в зерновке от 1,8 до 7,5 %, при этом у родительской формы оно равнялось 4,9 %. Количество β-глюканов в зерновке овса связано с накоплением белка и жира, с натурной массой зерна, а также с зерновой продуктивностью. Содержание этих полисахаридов зависит от метеорологических условий и агротехнических приемов возделывания сортов овса. С помощью компьютерного моделирования выполнено ранжирование факторов, влияющих на содержание β-глюканов у пленчатых и голозерных сортов овса во время их выращивания. Анализ показал, что выбор сорта - наиболее важный параметр модели в определении окончательного накопления β-глюкана в зерновке по сравнению с другими факторами. Рассматриваются проблемы создания новых высокопродуктивных сортов овса с максимальным содержанием и оптимальной структурой этого полисахарида вместе с другими показателями качества зерновки, а также возможности получение функциональных продуктов питания на основе переработки зерна таких сортов. Делается вывод, что β-глюканы будут играть все возрастающую роль в глобальной пищевой и медицинской отраслях. Для получения сортов разного (пищевого или кормового) направления использования необходим комплексный скрининг и выявление форм овса, контрастных по накоплению β-глюканов.
Free
Scientific article
Изучение генов, определяющих пол, позволяет успешнее реализовывать селекционные программы в птицеводстве. Особый интерес представляет создание специализированных линий кур - носителей маркерных генов качественных признаков, сцепленных с полом. В нашем сообщении представлены первые результаты по созданию аутосексной материнской родительской формы кур породы плимутрок на основе экспериментальных линий российской селекции с учетом гомо- и гетерозиготного состояния аллелей K и k, сцепленных с полом. С целью создания кросса мясных кур с аутосексной по аллелям K и k материнской родительской формой мы усовершенствовали исходные линии (отцовскую и материнскую) по признакам продуктивности с одновременным отбором по скорости роста перьев крыла как признака, маркирующего пол. Генотип, определяющий высокую и низкую скорость формирования перьевого покрова крыла поддерживали жестким отбором по фенотипу в 1-суточном возрасте и выбраковкой цыплят соответственно с медленной и быстрой оперяемостью...
Free
Селекция смородины красной Ribes rubrum L. на улучшенный химический состав ягод
Scientific article
Смородина красная Ribes rubrum L. характризуется высокой урожайностью, зимостойкостью, устойчивостью к махровости и почковому клещу, неприхотлива, не требовательна к уходу. Ее ягоды служат ценным сырьем для переработки, обладают богатым химическим составом. В статье представлены результаты исследования генофонда смородины красной из коллекции Всероссийского НИИ селекции плодовых культур на содержание растворимых сухих веществ (РСВ), органических кислот, аскорбиновой кислоты (АК), Р-активных веществ (антоцианов, катехинов, лейкоантоцианов) в ягодах. Изучали возможность повышения качества плодов смородины красной при включении в селекцию дикорастущих форм смородины щетинистой, смородины темно-пурпуровой и смородины Мейера. В качестве второго родителя был взят сорт Йонкер ван Тетс — потомок крупноплодного подвида смородины обыкновенной. Анализировали гибридное потомство, полученное от скрещивания сортов, элитных, отборных сеянцев, выделенных на первом этапе исследований. Наибольший интерес как кандидаты в сорта представляют гибридные сеянцы 1360-19-88 (Устина ½ самоопыление) (содержание АК в ягодах до 122,3 мг/100 г, РСВ — 15,2 %); 1352-20-27 (Нива ½ самоопыление) (масса ягод 0,52 г, АК — 98,6 мг/100 г, РСВ — 13,0 %); сеянцы 1428-28-111, 1428-28-100, 1428-28-121 в семье Мармеладница ½ 44-5-78 (Чулковская ½ Миннесота) (АК — соответственно 76,6; 81,8; 105,9 мг/100 г, РСВ — 14,3; 12,0; 10,6 %, поражение мучнистой росой — 0-1 балл); 1661-31-29 (Нива ½ 261-65-19 [Йонкер ван Тетс ½ 312-209 (смородина темно-пурпуровая)]) (масса ягод 0,56 г, АК — 72,2 мг/100 г, поражение мучнистой росой — 0,5 балла); 1665-30-51 (Ася ½ Виксне) (содержание антоцианов — 339 мг/100 г, сумма витамина Р — 1147 мг/100 г, масса ягод 0,42 г, АК — 80,1 мг/100 г, РСВ — 12,6 %, устойчивость к мучнистой росе — 0,5 балла).
Free
Селекция сортов яблони, пригодных для возделывания по природоохранной технологии
Scientific article
Наличие курортных регионов с их коммерческими интересами и отсутствие экологозащитных технологий возделывания плодовых приводит к необходимости коренного обновления сортимента за счет форм, не нуждающихся в обработке вредными для местного населения и отдыхающих отравляющими химикатами при уходе за садами. С этой целью в Северо-Кавказском НИИ горного и предгорного садоводства проводятся скрещивания с использованием различных геноплазм иммунных к парше и мучнистой росе плодовых растений. Получена разнообразная по генотипическим особенностям гибридная популяция, из которой выделены элиты Пшэпл, Нэдахэ, Дэрэж, Узыншэ, Сатэней, Дахэчей, Жэп, Нысэ и Сипсэ с желаемыми признаками и свойствами. Выделенные элиты, сочетающие в себе устойчивость к грибным болезням с высокими товарными качествами плодов, пригодны для возделывания по природоохранной технологии.
Free
Селекция хлопчатника на улучшение качества окрашенного волокна
Scientific article
Провели сравнительное изучение образцов хлопчатника (признаковая коллекция, ГНУ ГНЦ РФ Всероссийский НИИ растениеводства им. Н.И. Вавилова) с белым и окрашенным волокном по физико-механическим показателям, устойчивости к биодеструкции спонтанной микрофлорой, бактерицидности. Представлены результаты селекционного улучшения мексиканского хлопчатника с естественно окрашенным волокном. Обсуждаются перспективы внедрения в текстильное производство цветного хлопка.
Free
Селекция яблони на самоплодность
Scientific article
Приведены многолетние данные Всероссийского НИИ селекции плодовых культур по селекции яблони на самоплодность, что в связи с ухудшением экологической обстановки в садах и обеспеченности насекомыми-опылителями приобретает первостепенное значение. Представлены результаты экспериментов по созданию самоплодных форм яблони на основе инбридинга. Обсуждается возможность использования безлепестных форм яблони при селекции на самоплодность.
Free
Селекция яблони на улучшение биохимического состава плодов
Scientific article
Проведена оценка сортов и гибридного фонда яблони, полученного за 1970-2009 годы во Всероссийском НИИ селекции плодовых культур, по содержанию в плодах сахаров, органических кислот, аскорбиновой кислоты и Р-активных веществ. Изучены особенности наследования этих признаков. Показана перспективность селекции яблони на улучшение биохимического состава плодов.
Free
Селекция яблони на устойчивость к парше: развитие идей Н.И. Вавилова и И.В. Мичурина
Scientific article
Приведены результаты селекции первых в России иммунных к парше сортов яблони, а также данные по усовершенствованию методов искусственного заражения паршой при отборе сеянцев на ранних этапах развития. Дана краткая характеристика 10 сортов с геном устойчивости V m и 30 сортов с геном V f. Пять сортов с геном V m и 19 сортов с геном V f уже включены в Государственный реестр селекционных достижений, допущенных к использованию (районированы).
Free
Scientific article
В связи с изменением климата и экологическими проблемами возникает необходимость создания сортов пшеницы с комплексной и пролонгированной устойчивостью к засухе и болезням. Селекционные программы, направленные на выведение сортов, пригодных для экологического и органического земледелия, позволят снизить производственные затраты и пестицидную нагрузку на агроценозы на ближайшие десятилетия. В настоящей работе впервые в условиях Западной Сибири показана значимость сортов яровой мягкой пшеницы с комплексной устойчивостью к бурой и стеблевой ржавчине при беспестицидной агротехнологии на интенсивном естественном инфекционном фоне для получения экологически чистого зерна, в том числе с функциональными свойствами фиолетовозерной пшеницы. Урожайность созданных сортов в годы исследований составила 3,4-4,4 т/га, определена их экономическая эффективность. Цель работы - оценить сорта пшеницы селекции Омского ГАУ с комплексной устойчивостью к болезням, а также с фиолетовой окраской зерна по урожайности, качеству и эффективности их возделывания при беспестицидной агротехнологии и условиях высокой инфекционной нагрузки в Западной Сибири. Исследования были проведены на опытном поле Омского ГАУ (55°02′′ с.ш., 73°31′′ в.д.) в южной лесостепи Западной Сибири в 2016-2021 годах. Материалом служили лучшие сорта и линии яровой мягкой пшеницы ( Triticum aestivum L.) селекции Омского ГАУ, полученные по программе челночной селекции и изученные в конкурсном сортоиспытании: среднеранние - Столыпинская 2, Нива 55, Агрономическая 5, Лютесценс 128-15; среднеспелые - Силантий, Лютесценс 27-12; среднепоздние - ЭФ 22. В качестве стандартов использовали среднеранний сорт Памяти Азиева, среднеспелый сорт Дуэт и среднепоздний сорт Элемент 22. Предшественник - черный пар. Оценку продолжительности вегетационного периода и анализ урожайности проводили по методике Госсортсети. Содержание белка и клейковины в зерне определяли с помощью прибора Инфралюм ФТ 10М («Люмэкс», Россия) по ГОСТ ISO 12099-2017. Уборку урожая осуществляли однофазным комбайном Sampo-130 («Sampo-Rosenlew», Финляндия). Восприимчивость сортов к бурой и стеблевой ржавчине (возбудители Puccinia triticina Erikss . и P. graminis f. sp. tritici Erikss . et Henn.) оценивали по шкалам, рекомендованным CIMMYT: R - высокая устойчивость, интенсивность поражения 0-5 %; M - гетерогенный тип, пустулы различного размера, окруженные хлоротическими и некротическими пятнами или без них; MR - умеренная устойчивость, 10-25 %; MS - умеренная восприимчивость, 30-50 %; S - восприимчивость, > 50 %. В Кении (г. Njoro) дополнительно оценили сорта Нива 55, Силантий и линию Лютесценс 128-15 на естественном инфекционном фоне P. graminis Ug99 по шкале CIMMYT. Идентификацию генов устойчивости к бурой и стеблевой ржавчине проводили в соответствии с установленным протоколом (http://maswheat.ucdavis.edu). Провели анализ содержания фенольных соединений в зерне фиолетовозерного сорта ЭФ 22 и оценили их антиоксидантные свойства в сравнении с краснозерными стандартами Памяти Азиева и Элемент 22. Экономическая эффективность производства зерна изученных сортов и линий рассчитывалась с учетом применения интенсивных зональных технологий возделывания. Показано, что в годы эпифитотий (2016-2020 годы) сорта с комплексной устойчивостью в условиях Западной Сибири в среднем имели достоверную прибавку урожайности: в зависимости от генотипа сорта от 0,3 до 1,1 т/га. Содержание белка и клейковины в зерне этих сортов соответствовало требованиям, предъявляемым к сильной пшенице (16 % и > 28 %). PCA (principal component analysis) анализ данных за 2017-2019 годы с интенсивным инфекционным фоном выявил отрицательную связь между поражением бурой, стеблевой ржавчиной и урожайностью, признаками качества зерна. Сравнительные испытания рекуррентного сорта Элемент 22 с комплексной устойчивостью к бурой и стеблевой ржавчине ( Lr10 , Lr26 / Sr31, Sr35 ) и его аналога ЭФ 22 с фиолетовой окраской зерна показали статистически значимое преимущество аналога по урожайности, общему содержанию фенолов в зерне, в том числе по количеству связанных фенолов и их антиоксидантной активности (соответственно 565,6 мг-экв. GAE/100 г и 62,7 %). Превышение валовой прибыли при возделывании сортов с комплексной устойчивостью к болезням варьировалось в пределах 25-40 % без учета рыночной премии для сорта ЭФ 22 за функциональные свойства продукта. Снижение фунгицидной нагрузки на посевы пшеницы имеет важное значение для производства экологически чистого зерна и сохранения окружающей среды в условиях Западной Сибири.
Free
Review article
Сельскохозяйственная микробиология (СХМ) - это дисциплина, изучающая прокариотические и эукариотические микроорганизмы, которые определяют функционирование основных компонентов агроценоза (растений, животных и почвы). Развитие СХМ основано на идеях и методах микробиологии, физиологии растений, почвоведения и генетики, направленных на изучение организации и эволюции биосистем, где микроорганизмы выполняют агрономически важные функции в тесном взаимодействии друг с другом и с высшими организмами. Переходя из окружающей среды в эндосимбиотические ниши растений или животных, микроорганизмы образуют с ними многокомпонентные комплексы - холобионты (E. Rosenberg с соавт., 2018). Они обладают собственными системами наследственности - симбиогеномами и хологеномами, которые служат предметом изучения симбиогенетики (И.А. Тихонович, Н.А. Проворов, 2012). Микроорганизмы, образующие симбиозы с растениями, выполняют важнейшие для них функции: трофические (фиксация N2, усвоение почвенных источников питания, в первую очередь фосфатов), защитные (биоконтроль фитопатогенов и фитофагов) и регуляторные (синтез фитогормонов, которые оптимизируют развитие растений и повышают устойчивость к неблагоприятным факторам среды). К наиболее изученным и важным для практики симбионтам растений относятся клубеньковые бактерии, или ризобии ( Rhizobiales ), - N2-фиксирующие микросимбионты бобовых, грибы арбускулярной микоризы ( Glomeromycota ) - фосфатмобилизующие симбионты (более 80 % видов) растений (A. Berruti с соавт., 2016,; ризосферные и эндофитные бактерии (например, Azospirillum , Bacillus , Pseudomonas ), стимулирующие развитие растений и определяющие их устойчивость к антагонистам (патогенам, вредителям) и стрессам (засухе, засолению, загрязнению почв ксенобиотиками или тяжелыми металлами) (M.A. Hassani с соавт., 2018). У животных трофические симбионты определяют усвоение растительной пищи (микробиота кишечника или рубца), синтез незаменимых метаболитов (кишечные и внутриклеточные симбионты) и фиксацию N2 (симбионты некоторых животных-фитофагов) (E. Rinninella с соавт., 2019). Изучение симбионтов растений и животных позволяет создавать микробные препараты, которые улучшают питание хозяев и их устойчивость к стрессам, а также повышают плодородие почв. В растениеводстве широко применяются препараты N2-фиксирующих и ростстимулирующих бактерий, которые позволяют резко снижать дозы экологически опасных азотных и фосфорных удобрений. Препараты микроорганизмов-антагонистов фитопатогенов - Pseudomonas, Bacillus (B.J. Lugtenberg c соавт., 2001; V.K. Chebotar с соавт., 2009), мышевидных грызунов - Salmonella enteritidis, Serratia plymuthica (A. Soenens, J. Imperial, 2019) и насекомых-фитофагов - Bacillus thuringiensis, Beauveria bassiana (A.V. McGuire, T.D. Northfield, 2020) используют для биоконтроля. Они также позволяют значительно снизить пестицидную нагрузку на агроценозы. СХМ вносит существенный вклад в изучение фундаментальных биологических процессов - генетических и молекулярных взаимодействий про- и эукариот, эволюции клетки и ее генома, а также формирования надорганизменных систем наследственности (I.A. Tikhonovich, N.A. Provorov, 2009). Разработаны методы симбиотической инженерии, направленной на конструирование высокопродуктивных биосистем сельскохозяйственного, природоохранного и медицинского назначения.
Free
Семенная продуктивность ex situ у перспективных кавказских видов Campanula
Scientific article
С целью сохранения пяти эндемичных видов кавказских колокольчиков через введение в культуру изучали потенциальную и реальную семенную продуктивность в условиях культивирования. Выявлено, что ex situ исследуемые виды проявляют высокую репродуктивную способность, обусловленную многоцветковостью их соцветий и высокой результативностью опыления.
Free
Scientific article
До недавнего времени индуцированную устойчивость к патогенам и фитофагам рассматривали отдельно и только в последние годы обратили внимание на возможность возникновения приобретенной кроссрезистентности. Целью настоящей работы стало изучение характера химического взаимодействия растений с фитопатогенными микроорганизмами и членистоногими фитофагами, занимающими общую экологическую нишу. Показана возможность взаимно-модифицирующего влияния фитофагов и фитопатогена на количественные и качественные показатели защитного ответа томата. В качестве консументов первого порядка были выбраны опасные фитофаги и фитопатогены культур защищенного грунта (калифорнийский трипс Frankliniella occidentalis, тепличная белокрылка Trialeurodes vaporariorum, возбудитель бактериальной крапчатости томатов Pseudomonas syringae pv. tomato ). Критериями оценки были изменения поведенческой реакции фитофагов и их демографических показателей, а для патогена - степень развития, оцениваемая в баллах. В условиях свободного выбора растения томата, предварительно зараженные P. syringae, оказались более предпочтительны для трипса, чем интактные, в то время как для белокрылки эти группы растений были равнозначны. Привлечение трипса к зараженным растениям могло быть обусловлено появлением и увеличением содержания таких летучих веществ, как 2-метилбутановая кислота и додекан, служащих компонентами феромонов и алломонов трипсов. При первичном повреждении растений трипсом и белокрылкой были выявлены различия в интенсивности развития патогена в зависимости от индуктора-фитофага (повреждение трипсом подавляло заболевание, а белокрылкой - создавало благоприятные условия для его развития). Ингибирование развития патогена на растениях, поврежденных трипсом, можно объяснить увеличением содержания таких химических соединений, как (Е)-β-оцимена и α-гумулена, которые входят в состав многих эфирных масел и экстрактов растений, обладающих антимикробной активностью. Содержание этих же веществ повышалось в растениях в ответ на инокуляцию патогеном. Полученные результаты свидетельствуют как о различиях, так и о некотором сходстве сигнальных путей и механизмов защитной реакции у растений в ответ на индукцию фитофагами или фитопатогенами. Выявлены индуцированная устойчивость и частичный антагонизм (вплоть до полностью противоположного эффекта - снижения устойчивости растений) по отношению к одной из групп консументов. Тщательная оценка характера ответных реакций, биохимических и молекулярно-генетических принципов действия позволит определить их место в стратегии экологизированной защиты растений. Такие исследования могут стать основой для создания средств защиты растений с использованием синтетических элиситоров, обладающих различной степенью селективности действия по отношению к определенным группам биотических агентов.
Free
Review article
Сибирская язва - особо опасное заболевание сельскохозяйственных и диких животных, а также человека, вызываемое грамположительной спорообразующей бактерией Bacillus anthracis . Инфекция имеет глобальное распространение, но уровень заболеваемости сельскохозяйственных животных и людей варьируется в зависимости от экологической ситуации и реализации стратегий контроля (С.J. Carlson с соавт., 2019). Исторический и современный опыт свидетельствует о том, что бесконтрольные вспышки сибирской язвы могут иметь катастрофические последствия. В данном обзоре рассматриваются жизненный цикл возбудителя, экологические особенности распространения сибирской язвы, механизмы патогенеза и описывается, как с учетом понимания данных факторов на протяжении многих лет развиваются оптимальные с точки зрения затрат и результата стратегии борьбы с этой опасной инфекцией. Своевременная утилизация погибших особей и вакцинирование здорового поголовья скота, применяемые в совокупности, могут эффективно останавливать распространение заболевания. Это делает задачу разработки высокоэффективных, безопасных и дешевых вакцин крайне актуальным и, более того, фактически единственным перспективным методом улучшения эпизоотической ситуации с этим опасным заболеванием. Вакцинация сельскохозяйственных животных в течение нескольких десятилетий значительно сократила риск возникновения сибирской язвы, но она не является обязательной во многих странах и часто используется только после возникновения заболевания, а не для его предотвращения. Несмотря на значительное снижение заболеваемости, современная ситуация с сибирской язвой в Российской Федерации может быть определена как неустойчивая (А.Г. Рязанова с соавт., 2018; Е.Г. Симонова с соавт., 2018). В стране по-прежнему регистрируются эпизоотии среди животных и случаи заболевания у людей. Это обусловлено наличием естественных почвенных резервуаров возбудителя и неполным охватом вакцинацией против сибирской язвы сельскохозяйственных животных. В настоящее время для вакцинации сельскохозяйственных животных используются только живые аттенуированные вакцины. В обзоре суммированы сведения об их эффективности и безопасности, а также ограничениях, связанных с применением живых аттенуированных вакцин. Несмотря на то, что существующие вакцины показали свою эффективность, они имеют ряд недостатков. Актуальность разработки более эффективных ветеринарных вакцин против сибирской язвы, основанных на современных подходах, полностью обоснована. В частности, существует необходимость в создании ветеринарной вакцины, не содержащей возбудителя в любых формах и совместимой с приемом антибиотиков, которые необходимы как во время вспышки сибирской язвы, так и для регулярного использования при лечении различных заболеваний животных. Создание современных рекомбинантных вакцин и отказ от использования патогенов в аттенуированной форме является важной и перспективной задачей. В обзоре дан анализ исследований по созданию новых кандидатных вакцин против сибирской язвы. Основное внимание уделено разработкам субъединичных вакцин с использованием рекомбинантных антигенов B. anthracis, полученных в различных системах экспрессии, в том числе для перорального введения и совместимых с приемом антибиотиков.
Free
Review article
Способность бобовых растений (сем. Fabaceae ) к биологической азотфиксации (БАФ) представляет собой широко известное явление, при котором атмосферный азот (N2) переводится в доступную для живых систем форму (фиксируется) в результате симбиоза растения с азотфиксирующими бактериями из группы ризобий (И.А. Тихонович с соавт., 2009; J. Yang с соавт., 2022). Благодаря БАФ сельскохозяйственным бобовым культурам не требуется интенсивной обработки азотными удобрениями, что сокращает финансовые затраты, оказывает положительный эффект на окружающую среду и позволяет обеспечить продовольственную безопасность, придерживаясь принципов «адаптивного» земледелия (S.M.F. Bessada с соавт., 2019). Научно обоснованные попытки повышения эффективности БАФ у бобовых предпринимаются уже давно, однако работа в этом направлении затруднена большим количеством внешних и внутренних факторов, влияющих на исход азотфиксирующего симбиоза. Сотрудниками ФГБНУ Всероссийского НИИ сельскохозяйственной микробиологии (г. Санкт-Петербург) был предложен новый критерий для селекции симбиотически активных бобовых, который учитывает взаимодействие с комплексом полезных микроорганизмов, всегда присутствующих в почве (ризобии, грибы арбускулярной микоризы, стимулирующие рост бактерии) (O. Shtark с соавт., 2012). Степень положительного влияния полезных микроорганизмов на сельскохозяйственно важные признаки растений (прибавка массы семян, массы вегетативной части, повышение содержания белка в семенах) относительно контрольных условий различается у разных генотипов растений и может быть выражена количественно. Этот количественный признак получил название «эффективность взаимодействия с полезными почвенными микроорганизмами» (ЭВППМ), или «симбиотическая отзывчивость» (О. Штарк с соавт., 2006). В настоящем обзоре представлено описание результатов работ, направленных на установление молекулярно-генетических основ признака ЭВППМ, или симбиотической отзывчивости, с акцентом на исследования этого признака у гороха посевного. За последние десять лет изучение этого признака на горохе посевном (Pisum sativum L.) с применением современных омиксных подходов дало значительные результаты (T. Mamontova с соавт., 2019; A. Afonin с соавт., 2021; E. Zorin с соавт., 2024; D. Kuzmina с соавт., 2025). Показано, что признак ЭВППМ складывается из действия следующих факторов, зависящих от генома растения: контроль со стороны растения над распространением микросимбионтов в тканях корня; выделение молекул флавоноидной природы, которые привлекают клубеньковые бактерии и при этом играют роль в защите от патогенов; продление фазы налива семян под влиянием микросимбионтов. В настоящее время проводится поиск транскриптомных маркеров признака ЭВППМ. Один из найденных маркеров - ген PsGLP2 был конвертирован в ДНК-маркер симбиотической отзывчивости (E. Zorin с соавт., 2024). Дальнейшая работа по изучению ЭВППМ будет направлена на идентификацию генетических маркеров ЭВППМ в процессе анализа рекомбинантных инбредных линий, а также оценку возможности повышения ЭВППМ при помощи генетической трансформации и геномного редактирования.
Free
