Journal articles - Сельскохозяйственная биология
All articles: 1820
Scientific article
Растительно-микробные взаимоотношения, в частности бобово-ризобиальный симбиоз, играют одну из ключевых ролей в развитии сельского хозяйства. Особую значимость эта роль приобретает при создании устойчивого земледелия на арктических территориях России в экстремальных почвенно-климатических условиях. Изучение таксономического разнообразия арктических ризобий и их симбиотической активности в отношении различных видов бобовых растений позволяет определить хозяйскую специфичность штаммов и выявить наиболее эффективные азотфиксаторы, адаптированные к северным условиям. В настоящей работе впервые в условиях вегетационных опытов показана симбиотическая эффективность арктических штаммов Rhizobium beringeri P8/5-2, Rhizobium sp. 20-1/1, Mesorhizobium norvegicum 20/1-4 и Mesorhizobium sp. 9-4/1 и 25-2/1 на клубеньковых кормовых растениях Vicia sativa и V. cracca , а также на дикорастущих бобовых Hedysarum arcticum , Astragalus frigidus и Oxytropis adamsiana . Целью работы было изучение способности ранее селектированных арктических ризобиальных штаммов Rhizobium и Mesorhizobium из порядка Hyphomicrobiales формировать азотфиксирующий симбиоз с кормовыми викой посевной ( Vicia sativa L.) и викой мышиной ( V. cracca L.) и дикорастущими арктическими бобовыми копеечником арктическим ( Hedysarum arcticum B. Fedtsch) , астрагалом холодным ( Astragalus frigidus (L.) A. Gray) и остролодочником Адамса ( Oxytropis adamsiana (Trautv.) Jurtzev) в условиях вегетационного опыта по кросс-нодуляции. Работу проводили в лаборатории ФГБНУ ВНИИСХМ (г. Санкт-Петербург) в 2024 году. Семена дикорастущих популяций бобовых растений V. cracca , H. arcticum , O. adamsiana и A. frigidus были собраны на о. Самойловский и о. Тит-Ары в 2021 году. Семена кормовой раннеспелой вики посевной (яровой) сорта Приобская 25 были приобретены у агрофирмы «Аэлита» (Россия). Штаммы Rhizobium beringeri P8/5-2 (RCAM06326), Rhizobium sp. 20-1/1 (RCAM05664), Mesorhizobium norvegicum 20/1-4 (RCAM05519), Meso-rhizobium sp. 9-4/1 (RCAM06350) и 25-2/1 (RCAM06353) были предоставлены Сетевой биоресурсной коллекцией в области генетических технологий для сельского хозяйства (ФГБНУ ВНИИСХМ, г. Санкт-Петербург). Они были выделены из клубеньков арктических бобовых Lat-hyrus pratensis , V. cracca , H. arcticum , A. frigidus и O. taimyrensis . Растения V. sativa и V. cracca культивировали в пластиковых контейнерах объемом 2 л, содержащих 2 кг стерильного песка. Растения H. arcticum, O. adamsiana и A. frigidus выращивали в пластиковых стаканах объемом 200 мл, содержащих 300 г стерильного песка. Контейнеры, содержащие по 7-8 проростков, и стаканы с 3 проростками, инокулировали суспензиями индивидуальных штаммов в количестве 106 клеток на сосуд. Положительным контролем для Vicia служил коммерческий штамм R. leguminosarum bv. viciae RCAM0626. Неинокулированные растения были использованы в качестве отрицательного контроля. Растения выращивали в климатической камере MLR-352H («PHCbi», Япония). После окончания культивирования сырую биомассу побегов и корней взвешивали и считали число образовавшихся клубеньков. Азотфиксирующую активность клубеньков определяли ацетиленовым методом с помощью газового хроматографа GC-2014 («Shimadzu», Япония). Показана способность штамма R. beringeri P8/5-2 образовывать эффективный симбиоз с кормовыми бобовыми V. sativa и V. cracca , а после инокуляции дикорастущих арктических видов A. frigidus , O. adamsiana и H. arcticum , несмотря на отсутствие клубеньков, этот штамм приводил к достоверно более высоким значениям общей сырой массы растений в сравнении с отрицательным контролем. Штамм M. norvegicum 20/1-4 образовал эффективный симбиоз с H. arcticum , O. adamsiana и A. frigidus , однако после инокуляции этих видов бобовых штаммом Mesorhizobium sp. 9-4/1 симбиоз был наиболее эффективным. Так, прибавка общей массы растений A. frigidus составила от 13 до 37 %, O. adamsiana - от 32 до 174 %, тогда как H. arcticum - от 48 до 72 % в сравнении с остальными вариантами. При инокуляции растения-хозяина V. cracca штаммом Rhizobium sp. 20-1/1 симбиоз был эффективным, показав более высокие значения общей биомассы (прибавка составила 39 %), числа клубеньков и азотфиксирующей активности по сравнению с коммерческим штаммом R. leguminosarum bv. viciae RCAM0626. Таким образом, арктические штаммы Rhizobium sp. 20-1/1 и Mesorhizobium sp. 9-4/1 перспективны для дальнейших испытаний в условиях полевых опытов с целью создания на их основе высокоэффективных микробных препаратов для использования в северных регионах России при возделывании кормового бобового растения V. cracca и дикорастущих пастбищных бобовых, представителей родов Hedysarum , Оxytropis и Astragalus , как компонентов высокопродуктивных многолетних пастбищных и сенокосных сеяных лугов.
Free
Scientific article
Для успешного использования растительно-микробных систем на основе бобовых в сельском хозяйстве необходимо создавать принципиально новые культурные сорта, способные эффективно взаимодействовать с полезными почвенными микроорганизмами. Для селекции сортов бобовых предлагается рассматривать интегральный признак эффективность взаимодействия с полезными почвенными микроорганизмами (ЭВППМ), который рассчитывается как прибавка ряда агрономически значимых параметров (биомасса растений, число и общая биомасса семян, а также масса 1000 семян) при обработке микробиологическими препаратами по сравнению с необработанным контролем. Целью нашего исследования была оценка эффективности взаимодействия двух генотипов гороха ( Pisum sativum L.) (высокоэффективного и низкоэффективного в условиях полевого опыта) с полезными почвенными микроорганизмами в модельном вегетационном эксперименте. В работе использовали высокоэффективный в симбиозе с клубеньковыми бактериями и арбускулярно-микоризными грибами генотип к-8274 (Франция, сорт Vendevil) и низкоэффективный к-3358 (Саратовская обл., Россия) из коллекции культурного гороха ВИР (Всероссийский институт генетических ресурсов растений им. Н.И. Вавилова, г. Санкт-Петербург). Растения выращивали в летний сезон 2012 года в вегетационных домиках в сосудах объемом 5 л на дерново-подзолистой легкосуглинистой почве. Применяли следующие варианты обработки: контроль (необработанная почва); клубеньковые бактерии + арбускулярно-микоризные грибы (КБ + АМГ); КБ; минеральные удобрения (NPK). Сравнивали также эффект низкой (с поливом 30 % от полной влагоемкости, ПВ) и оптимальной (60 % от ПВ) увлажненности. Повторность опыта 6-кратная для оптимального полива и 3-кратная для варианта 30 % от ПВ. Минеральные удобрения (NPK) вносили в виде чистых солей в дозе 0,1 мг д.в. на 1 кг почвы. Для инокуляции КБ использовали эффективный штамм Rhizobium leguminosarum bv. viciae RCAM1026. Микоризные грибы для инокуляции выращивали на корнях сорго ( Sorghum sp.). Применяли смешанный инокулюм, содержащий три изолята АМГ: Rhizophagus irregularis (syn. Glomus intraradices ) RCAM8 (= BEG144), R. irregularis BEG53 и Glomus sp. ST3. Образцы отбирали на стадии бутонизации-цветения через 1 мес после посадки (для подсчета клубеньков и определения сухой биомассы растений) и в конце вегетации примерно через 3 мес после посадки (для определения сухой биомассы растений, биомассы и числа семян). При выращивании в сосудах высокоэффективные и низкоэффективные генотипы гороха демонстрировали ожидаемые различия по признаку ЭВППМ. Так, сухая биомасса надземной части растений, собранных после 1 мес вегетации, у высокоэффективного генотипа к-8274 достоверно повышалась относительно контроля в вариантах КБ и NPK. В то же время у низкоэффективного генотипа к-3358 этот показатель достоверно увеличивался только под действием минеральных удобрений, но не клубеньковых бактерий. Также при обработке КБ у генотипа к-8274 увеличивалась масса 1000 семян, в то время как у генотипа К-3358 она несколько уменьшалась. Выявлено статистически достоверное негативное действие низкой увлажненности почвы на все оцененные параметры у к-3358 и на большинство показателей у к-8274. Таким образом, растения, выращенные в условиях вегетационного эксперимента, эквивалентны полученным в полевых условиях и могут использоваться для определения физиолого-биохимических маркеров функционирования симбиотических систем с целью выявления молекулярных основ признака ЭВППМ. Для моделирования признака ЭВППМ на горохе в условиях вегетационных экспериментов рекомендуется использовать не менее 6 повторностей для каждого генотипа. Необходимо также тщательно контролировать увлажненность почвы.
Free
Scientific article
Эспарцет песчаный Onobrychis arenaria (Kit.) DC. представляет особый интерес как перспективная кормовая культура для возделывания в северных регионах России благодаря своей зимостойкости, высоким кормовым качествам и способности к азотфиксации через симбиоз с ризобиальными бактериями. Эспарцет способен формировать эффективный симбиоз с широким кругом ризобий, что делает его уникальным объектом для изучения растительно-микробных взаимодействий. В настоящей работе впервые выявлена значительная вариабельность симбиотической эффективности штаммов рода Mesorhizobium , выделенных из дикорастущих бобовых в различных географических регионах, при формировании азотфиксирующего симбиоза с эспарцетом песчаным ( Onobrychis arenaria (Kit.) DC). Установлено, что штаммы северного происхождения демонстрируют повышенную азотфиксирующую активность и положительное влияние на рост растений в микровегетационных условиях. Полученные результаты позволяют рекомендовать ряд штаммов в качестве перспективных инокулянтов для возделывания эспарцета в экстремальных агроклиматических условиях северных регионов России. Нашей целью было изучение симбиотического потенциала штаммов Mesorhizobium , выделенных из дикорастущих бобовых ( Astragalus , Oxytropis , Hedysarum , Trifolium ) разного географического происхождения, формировать азотфиксирующий симбиоз с культурным бобовым эспарцетом песчаным Onobrychis arenaria (Kit.) DC. в условиях микровегетационного опыта для отбора наиболее перспективных ризобиальных изолятов. Работу проводили в ФГБНУ Всероссийский НИИ сельскохозяйственной микробиологии в 2025 году. Для проведения микровегетационного опыта использовали семена эспарцета песчаного и 19 коллекционных бактериальных штаммов рода Mesorhizobium . Штаммы Mesorhizobium , отобранные из Сетевой биоресурсной коллекции в области генетических технологий для сельского хозяйства (ФГБНУ ВНИИСХМ, г. Санкт-Петербург), были выделены из клубеньков различных видов дикорастущих бобовых Hedysarum , Astragalus , Oxytropis и Trifolium , произрастающих на Камчатке, в арктических и центральных регионах России, в центральной части УССР, а также из популяции культурного бобового O. arenaria (Алтай) и Onobrychis sp. (Армения). Семена проращивали на фильтровальной бумаге в стерильных чашках Петри при 25 °C в темноте в течение 4 сут. Проростки культивировали в стерильных пластиковых стаканах (1000 мл) с 70 г вермикулита. В каждый стакан, содержащий по 5 проростков, вносили суспензии индивидуальных бактериальных штаммов (106 клеток/мл) в объеме 10 мл. В качестве отрицательного контроля использовали неинокулированные растения. Культивирование растений осуществляли в климатической камере (MLR-352H, «PHCbi», Сингапур) при 18-23 °C в течение 30 сут. По завершении культивирования сырую биомассу взвешивали и подсчитывали образовавшиеся клубеньки. Азотфиксирующую активность клубеньков определяли ацетиленовым методом с использованием газового хроматографа GC-2014 («Shimadzu», Япония). Показана способность всех исследованных штаммов формировать клубеньки на корнях эспарцета, однако их симбиотическая эффективность значительно варьировала. Наибольшую азотфиксирующую активность продемонстрировали штаммы северного происхождения: Mesorhizobium sp. 650 (Камчатка), M. norvegicum 20/1-4 (Якутия) и Mesorhizobium sp. RCAM03942 (Таймыр), тогда как камчатский штамм Mesorhizobium sp. 708 достоверно (p function show_abstract() { $('#abstract1').hide(); $('#abstract2').show(); $('#abstract_expand').hide(); }
Free
Симбиотические взаимоотношения грибов Fusarium и Alternaria, колонизирующих зерно овса
Scientific article
Известно, что в естественной микобиоте зерна доминируют представители родов Fusarium и Alternaria. Также очевидно, что, обитая совместно на общем субстрате, они могут влиять друг на друга. В представленном исследовании мы впервые показали, что взаимоотношения между продуцирующими токсины грибами Fusarium и Alternaria, обитающими на зерне овса Avena L., имеют симбиотический характер. Селекционные сорта и перспективные линии овса (21 генотип) разного эколого-географического происхождения, сохраняемые в мировой коллекции ВИР (Всероссийский институт генетических ресурсов растений им. Н.И. Вавилова), были оценены по зараженности грибами Fusarium и Alternaria с помощью количественной ПЦР (qPCR) и накоплению микотоксина дезоксиниваленола (ДОН). Наиболее зараженными грибами Alternaria и F. culmorum оказались генотипы Gere, Våler, КСИ 731/01 и КСИ 432/08. Максимальные количества микотоксина (до 1179 мкг/кг) были выявлены в зерне селекционной линии КСИ 432/08, а также сортов Belinda и Конкур. Самым устойчивым к заражению грибами Alternaria и F. culmorum при минимальном накоплении ДОН оказался сорт Стиплер. Генотипы овса c более крупным зерном сильнее подвергались заражению грибами, а генотипы с высоким показателем пленчатости содержали больше ДОН. При анализе образцов зерна была выявлена высокая достоверная связь между содержанием ДНК F. culmorum и ДНК видов Fusarium spp., способных продуцировать трихотеценовые микотоксины (Tri- Fusarium ) ( r = +0,67, p
Free
Синдром большой печени и селезенки — новая вирусная болезнь кур в России
Scientific article
Впервые в России с помощью OT-ПЦР (полимеразная цепная реакция с обратной транскрипцией) идентифицирован возбудитель синдрома большой печени и селезенки — заболевания кур родительского стада бройлеров. На птицефабрике у пораженной птицы отмечали снижение яйценоскости и повышенный отход, при вскрытии наблюдали кровянистую жидкость в брюшной полости, гепато- и спленомегалию, подкапсульные гематомы печени, печень имела ломкую консистенцию. Вирусы, вызывающие сходные клинические признаки (аденовирус, вирус болезни Марека и вирус лейкоза), обнаружены не были. Секвенирование фрагмента гена капсидного белка ORF2 выявленного нами вируса и последующее сравнение с аналогичными последовательностями из базы данных GenBank (NCBI) подтвердили идентичность агента вирусу гепатита Е. Результаты секвенирования ампликона продемонстрировали 61,6-78,6 % гомологии с последовательностями из GenBank для гена капсидного белка ORF2 вируса гепатита Е.
Free
Синтез антоцианов у картофеля (Solanum tuberosum L.): генетические маркеры для направленного отбора
Review article
Антоциановые пигменты могут синтезироваться в кожуре и мякоти клубней картофеля. Кроме того, окрашенными могут быть цветки, листья, стебли и глазки. Эти соединения фенольной природы защищают фотосинтетический аппарат растительной клетки, нейтрализуют свободные радикалы, повышают эффективность усвоения фосфора и азота, обладают осморегулирующей функцией, антимикробной активностью и многими другими свойствами, позволяющими растениям адаптироваться к неблагоприятным условиям окружающей среды. Обсуждается роль антоцианов, поступающих с растительной пищей, в профилактике сахарного диабета II типа, сердечно-сосудистых и инфекционных заболеваний. У картофеля Solanum tuberosum L. как важной продовольственной культуры содержание антоцианов целесообразно повышать в съедобной части растения - мякоти клубней. В окрашенных клубнях этот показатель сопоставим с таковым у черники, ежевики, клюквы и красного винограда, он не меняется (либо незначительно снижается) после кулинарной обработки, а также при длительном хранении картофеля. Повышение эффективности программ селекции по признакам окраски мякоти клубня (красная и фиолетовая) в настоящее время связывают с разработкой ДНК-маркеров целевых генов биосинтеза антоцианов на основе применения ПЦР-анализа. Цель настоящего обзора - проанализировать сведения о генах, регулирующих биосинтез антоцианов у картофеля, и оценить возможность разработки ДНК-маркеров, позволяющих предсказывать характер окраски мякоти до начала клубнеобразования (на ранних этапах онтогенеза растений). Известно, что в генетическом контроле биосинтеза антоцианов участвуют структурные гены ферментов халконсинтазы (CHS), халконфлаванонизомеразы (CHI), дигидрофлавонол-4-редуктазы (DFR), флаванон-3-гидроксилазы (F3H), флавоноид-3´-гидроксилазы (F3´H), флавоноид-3´,5´-гидроксилазы (F3´5´H) и антоцианидинсинтазы (ANS). Синтезируясь в цитозоле, они далее транспортируются к вакуолям клетки. Активация биосинтеза контролируется комплексом транскрипционных факторов MBW (MYB, bHLH и WD40), который связывается с промоторами генов перечисленных выше ферментов. У картофеля идентифицированы несколько генов, кодирующих транскрипционный фактор MYB, из них с антоциановой пигментацией ассоциирован StAN1. Этот ген связывают с локусом D, ранее обнаруженным с помощью классического генетического анализа и картированным в 10-й хромосоме. Гены, кодирующие факторы bHLH ( StJAF13 и StbHLH1 ) и WD40 ( StWD40 ), были выявлены только по гомологии с аналогичными генами других растений, но не с помощью генетического анализа (вероятно, в силу отсутствия аллельного разнообразия). Считается, что StAN1 - основной ген, определяющий изменчивость картофеля по признакам окраски. Описаны варианты его аллелей, и показана связь разных вариантов с эффективностью биосинтеза антоцианов. Аллели StAN1 можно дифференцировать по длине фрагментов при ПЦР-амплификации, что позволяет конструировать удобные диагностические маркеры для селекции. В редких случаях отсутствие антоцианов может быть обусловлено мутацией структурного гена, в литературе это описано для локуса R, кодирующего фермент DFR. Мутация по другому структурному гену - StF3 ´ 5 ´ H (локус P ) нарушает биосинтез антоцианов лишь частично, затрагивая только синие и фиолетовые, но не красные пигменты. Это делает StF3'5'H привлекательной мишенью при использовании молекулярных маркеров для идентификации генотипов с разной окраской мякоти клубня (фиолетовая или красная). Таким образом, основными мишенями для селекции на получение форм картофеля, синтезирующих антоцианы, в настоящее время считаются два гена - StAN1 и StF3 ´ 5 ´ H.
Free
Scientific article
На коровах и телках черно-пестрой породы исследовали эффективность использования гормональных препаратов с целью синхронизации охоты. Оценивали влияние различных факторов на оплодотворяемость в период индуцированной охоты и при суперовуляции, а также приживляемость эмбрионов при пересадке. Рассматривается возможность овариостимуляции для ускоренного завершения послеродового периода и восстановления репродуктивной функции коров - доноров эмбрионов.
Free
Scientific article
Прогестерон в сочетании с гонадотропином сыворотки крови жеребых кобыл (гонадотропин СЖК) широко используется для синхронизации эструса у овец. Также известно, что различные минералы и витамины необходимы для репродуктивного здоровья животного и их содержание в крови достоверно связано с функцией размножения. Цель выполненной нами работы заключалась в определении эффекта витаминно-минеральной добавки (витамин Е и мультиминеральная смесь) на репродуктивную функцию у овец с индуцированным эструсом вне сезона размножения. Исследования выполняли с мая по июнь, то есть в период, который не считается сезоном размножения овец в провинции Шанлыурфа на юго-востоке Турции. Для эксперимента были отобраны взрослые нелактирующие овцы породы Авасси (всего 148 гол.) в возрасте от 2 до 4 лет с живой массой 45-60 кг. Эструс у всех овец вызывали в соответствии с протоколом, предусматривающим применение интравагинальных спонжей, содержащих 20 мг ацетата флуорогестона. Спонжи вводили во влагалище каждой овце на 14 сут. При извлечении спонжа (0-е сут) животным внутримышечно инъецировали гонадотропин сыворотки жеребых кобыл (PMSG, 10 МЕ/кг) для стимуляции эструса и овуляции. В опыте овцы ( n = 74) получали перорально капсулированную витаминно-минеральную добавку (Bakosel® capsule; «Ceva Dif», Стамбул, Турция; в каждой капсуле содержится 500 МЕ ацетата витамина Е, селенита натрия Na2SeO3 - 2,5 мг, двузамещенного фосфата кальция CaHPO4 - 150 мг, сульфата меди CuSO4 - 10 мг, сульфата кобальта CoSO4 - 12,5 мг) 4 раза в неделю в процессе обработки прогестагеном, а также в период спаривания. Остальные овцы ( n = 74) служили контролем и вместо витаминно-минеральной добавки получали плацебо. На 40-е сут после спаривания беременность у овец тестировали с помощью ультразвуковой диагностики (Falco Vet с линейным ректальным датчиком, 5-7,5 MГц; «Pie Data Medical», Маастрихт, Нидерланды). Эструс наступал у 87,8 % особей в опыте и 82,4 % особей в контроле. Средняя по опыту частота зачатия равнялась 71,4 % (90 овец из 126). Продолжительность беременности была сходной между группами и в среднем достигала 149,4±0,3 сут. Доля объягнившихся овцематок составила 75,4 % (49 из 65) и 65,6 % (40 из 61) соответственно в опыте и в контроле. Доля многоплодных пометов (42,9 % против 20,0 %) и коэффициент плодовитости были выше (P
Free
Review article
Мясное скотоводство характеризуется существенно более высокими затратами корма на получение единицы продукции по сравнению с другими отраслями животноводства. Для большинства видов сельскохозяйственных животных селекция на повышение эффективности использования корма до недавнего времени была затруднена из-за сложности индивидуальной оценки этого показателя. В основном улучшение признака происходило косвенно, посредством селекции на повышение интенсивности роста и уменьшение содержания жира в тушах. В 1960-1980 годах компания «Förster-Technik GmbH» (Германия) разработала автоматические кормовые станции индивидуального откорма для учета данных о затратах энергии на рост и развитие животных, что позволило вывести показатель конверсии корма (feed conversion rate, FCR), который остается одним из основных параметров эффективности использования корма (K.R. Koots с соавт., 1994). FCR как признак генетического отбора не имеет важного значения из-за умеренной наследуемости (А.А. Сермягин с соавт., 2020; Crews D.N. с соавт., 2005). В связи с этим и благодаря данным с фидлотов в 1963 году была разработана новая альтернативная концепция показателя FCR - прогнозируемое остаточное потребление корма (residual feed intake, RFI). RFI - это индивидуальная характеристика животного, которая определяется по результатам тестового откорма (продолжительность от 70 до 84 сут) с ежесуточным учетом потребленного корма и прироста живой массы (R.M. Koch с соавт., 1963). Преимущество RFI в качестве характеристики эффективности использования корма совместно с FCR заключается в том, что отбор по отрицательному значению RFI даст возможность сократить потребление корма без ущерба для роста. Прогнозируемое остаточное потребление корма не зависит от продуктивности, роста и размера тела, что делает этот признак важным для включения в селекционный отбор (G. Acetoze с соавт., 2015; J.A. Archer с соавт., 2000; G.E. Carstens с соавт., 2002). Установлено, что RFI коррелирует с FCR (коэффициенты генетической корреляции варьируют от 0,45 до 0,85), но RFI не зависит от среднесуточного прироста (ADG) и метаболической массы тела (MWT) (B.W. Kennedy с соавт., 1993; P.F. Artur с соавт., 2001). Утверждение, что особи с одной и той же массой тела требуют разное количество корма для достижения одной и той же продуктивности, составляет научную основу для оценки RFI у мясного скота. Благодаря тому, что показатель RFI наследственно обусловлен (коэффициенты наследуемости варьируют от 0,08 до 0,49), ведется направленный поиск локусов количественных признаков (quantitative trait loci, QTL) при помощи методологии GWAS (genome-wide association studies). С 2000-х годов были разработаны и внедрены способы оценки племенной ценности сельскохозяйственных животных с использованием информации по большому числу SNP (single nucleotide polymorphism), основанные на принципе линейного моделирования. Линейные модели в зависимости от подхода к структурированию данных подразделяются на rrBLUP (оценка эффекта каждого маркера), GBLUP (оценка племенной ценности на основании геномного родства) и один из наиболее распространенных методов одношаговой оценки - ssGBLUP (модель оценки геномной племенной ценности, учитывающая геномное родство наряду с родословной); нелинейные байесовские методы включают BayesA и BayesB. Научные исследования с использованием полногеномного анализа ассоциаций позволили разработать программы геномной селекции и идентифицировать ряд SNP, ассоциированных с показателями эффективности использования корма. Так, обнаружены семь позиционных генов-кандидатов, которые ранее ассоциировались с эффективностью использования корма и энергией роста у разных видов сельскохозяйственных животных, а недавно были выявлены у крупного рогатого скота породы ангус. Проведенный анализ зарубежных исследований позволяет нам рекомендовать применение описанных методов как в научно-исследовательской работе, так и в производственных целях с перспективой включения указанных параметров в критерии геномной оценки мясного скота разных пород, разводимых на территории России.
Free
Системы семенной репродукции зерновых бобовых. Теоретические и прикладные аспекты
Review article
Обобщены данные литературы и собственных исследований автора по системам семенного размножения основных возделываемых в России зерновых бобовых культур и их диких сородичей в контексте проблемы правильного репродуцирования образцов коллекции Всероссийского НИИ растениеводства им. Н.И. Вавилова (ВИР) с целью поддержания жизнеспособности семян. Описаны особенности систем опыления и механизмы, обеспечивающие этот процесс у растений семейства бобовых (зерновых бобовых культур). Приведены рекомендации для правильного поддержания различных видов бобовых культур, возделываемых на зерно. Проанализированы эволюционные аспекты систем семенного размножения бобовых в ходе доместикации. Преимущество самоопыления у возделываемых растений по сравнению с дикими видами рассматривается как одна из составляющих «синдрома доместикации» у бобовых культур.
Free
Scientific article
Ячмень (зерно и зеленая масса) относится к ценнейшим концентрированным кормам для животных, так как содержит полноценный белок, богат крахмалом. Поиск адаптивных источников скороспелости для создания новых сортов остается важной задачей, в связи с чем актуален скрининг мировой коллекции ячменя ВИР (Всероссийский НИИ растениеводства им. Н.И. Ва-вилова) для выявления скороспелых форм. В полевых опытах мы изучали скорость колошения у 884 образцов ярового ячменя (из стран Юго-Восточной Азии и Ближнего Востока). Нами выделены образцы из Китая (к-3307, к-15881, к-15882, к-18440), Индии (к-10578, к-25469), КНДР (к-27192, к-30583), Японии (к-5180, к-6995, к-10922, к-10931), которые могут стать источниками скороспелости. По частоте скороспелых форм страны, из которых происходят эти образцы, располагаются следующим образом: Япония > КНДР > Китай ³ Индия > Пакистан ³ Афганистан ³ Монголия. Для унификации данных предложено использовать показатель «доля от стандарта» — частное от деления средней продолжительности периода всходы—колошение у стандартного сорта DL36a на значение этого признака для каждого изучаемого образца за один и тот же год изучения. На основе показателя «доля от стандарта» выборки образцов из всех изученных стран ранжированы по скорости развития. Проанализирована паратипическая изменчивость по длительности периода всходы—колошение у каждого образца и ее влияние на этот признак.
Free
Скорость потери влаги зерном кукурузы в период созревания в зависимости от генотипа и условий среды
Scientific article
Высокая влажность зерна при уборке - один из факторов, сдерживающих расширение посевов кукурузы ( Zea mays L.) в Уральском регионе. Снижение уборочной влажности семян достигается селекцией кукурузы на скороспелость (раннее цветение початка) и на ускоренную потерю влаги зерном в предуборочный период. В нашем исследовании впервые установлено, что в условиях юга России на фоне погодных условий, слабо лимитирующих процесс потери влаги зерном кукурузы, его уборочная влажность обусловлена скоростью влагоотдачи в предуборочный период, тогда как в Уральском регионе на периодически неблагоприятном фоне - главным образом скороспелостью изученных гибридов. Цель работы - выявление гибридов кукурузы с повышенной скоростью потери влаги в период созревания зерна и оценка проявления этого признака на неблагоприятном гидротермическом фоне. Исследования проводили в 2016-2018 годах в двух контрастных географических пунктах - в предгорной зоне Северного Кавказа (опытное поле Всероссийского НИИ кукурузы, п. Пятигорский, Предгорный р-н, Ставропольский край) и в северной лесостепи Южного Урала (Южно-Уральский ГАУ, с. Миасское, Красноармейский р-н, Челябинская обл.) - на шести ультраранних гибридах кукурузы ( Zea mays L.) Нур, Росс 130 МВ, Обский 140 СВ, Кубанский 141 СВ, Машук 150 МВ, Уральский 150 и раннеспелом Биляр 160. Полевой опыт был заложен в 3-кратной повторности методом организованных повторений с рандомизированным размещением вариантов. Регистрировали фазы всходов, цветения початка и физиологической спелости зерна, о наступлении которой судили по появлению темного слоя у основания зерна. Наблюдения за влажностью зерна на Северном Кавказе проводили с 25 июля по 11 сентября, на Южном Урале - с 15 августа по 10 октября. Влажность зерна определяли гравиметрическим методом. Образцы массой не менее 70 г высушивали при температуре 150 °С (сушильный шкаф SNOL 58/350, «Elektrotechnika, AB», Литовская Республика) до постоянной массы (ее определяли с использованием электронных весов CAS MW-II, «CAS Corporation», Республика Корея). Для анализа отбирали и полностью обмолачивали средние образцы початков массой от 1,2 до 1,8 кг по 10 шт. в трех повторениях. Периодический отбор проб зерна проводили с интервалом в 3-7 сут, что обеспечивало от 8 до 16 контрольных точек. Проверку статистических гипотез осуществляли методами дисперсионного, корреляционного и регрессионного анализа. Установлено, что календарные сроки цветения початка в северном пункте исследований отмечаются на 22-36 сут позднее, чем на юге страны, и приходятся на начало или конец III декады июля. В условиях Северного Кавказа цветение наблюдалось в III декаде июня-начале июля, зерно достигало физиологической спелости в период с 1 по 7 августа, а процессы созревания и налива ультраранних гибридов проходили на благоприятном гидротермическом фоне. Следовательно, условия среды не ограничивали скорость потери влаги зерном, что обеспечило объективную оценку различий между гибридами по исследуемому признаку. Были выявлены существенные различия по скорости влагоотдачи как между пунктами исследований, так и между изученными гибридами. В Северо-Кавказском регионе скорость потери влаги зерном после достижения физиологической спелости колебалась по гибридам от 0,63 до 0,78 %/сут при слабом варьировании по годам. В Уральском регионе на фоне высокой относительной влажности и низкой температуры воздуха в предуборочный период скорость влагоотдачи снижалась до 0,21-0,35 %/сут, а в благоприятных гидротермических условиях достигала лишь 0,52-0,72 %/сут. Установлено, что уборочная влажность зерна кукурузы связана с двумя основными признаками гибридов: скороспелостью и способностью к быстрой потере влаги на заключительных этапах онтогенеза. Вклад каждого из этих признаков определяется условиями созревания зерна: для юга России влажность зерна в значительной степени определяется способностью гибрида к ускоренной влагоотдаче, в условиях Южного Урала основное значение имеет раннее цветение початка. Различия между гибридами по скорости потери влаги в этих условиях проявляются нерегулярно и зачастую нивелируются влиянием среды. Следовательно, для северной зоны кукурузосеяния селекция кукурузы на способность к быстрой потере влаги зерном имеет смысл лишь в сочетании с отбором на короткий вегетационный период, который должен рассматриваться как приоритетный признак при создании адаптированных гибридов.
Free
Скрининг вируса кустистой карликовости малины методом RT-PCR in vitro и в полевом материале
Other
На основе RT-PCR (обратная транскрипция-полимеразная цепная реакция) разрабатывали доступную методику определения вируса кустистой карликовости малины (ВККМ) и с ее помощью изучали наличие ВККМ у сортов малины Геракл, Надежная, Брянская юбилейная, Калашник, Золотые купола и генотипов № 13-39-11, № 2-205-1А, № 3-72-2, № 1-220-1, № 16-136-6, № 8-79-2. Методика позволяет определять вирус в полевом материале (в тканях растений в разные периоды годового цикла развития) и in vitro (на этапах культивирования в пробирках и последующей акклиматизации). Вирус обнаружен во всех растениях с симптомами инфекции, в растениях без внешних признаков вирусного поражения, а также в сеянцах и клонах растений, размножаемых в культуре in vitro.
Free
Скрининг гена дефицита лейкоцитарной адгезии у черно-пестрого голштинизированного скота
Scientific article
Исследовали популяцию черно-пестрого голштинизированного скота на носительство гена BLAD-синдрома. Проводили идентификацию гена, обусловливающего BLAD-синдром, определяли частоту встречаемости последнего, генеалогию различных быков-производителей - носителей мутации, а также продуктивность их дочерей. Рассматриваются источники передачи и распространения гена BLAD-синдрома.
Free
Скрининг образцов белого и желтого донника (Melilotus adans.) на устойчивость к хлоридному засолению
Scientific article
Засоленные почвы широко распространены в мире, в том числе в странах СНГ. Для возврата в сельскохозяйственный оборот на таких почвах культивируют растения-фитомелиоран-ты, способствующие их рассолению и обогащению элементами питания. Одними из лучших среди растений-фитомелиорантов в семействе бобовых считаются виды рода Melilotus Adans. (донники). На ранних этапах вегетации солеустойчивость донников невысока. Модифицировав принятый ранее тест, мы выполнили скрининг образцов донника из мировой коллекции ВИР (ФНЦ Всероссийский институт генетических ресурсов растений им. Н.И. Вавилова) на устойчивость к хлоридному засолению в период роста проростков и выделили формы с высокой солеустойчивостью. В работе использовали 58 образцов донника белого M. albus Medik. и 27 образцов донника желтого M. officinalis (L.) Pall. различного эколого-географического происхождения, представленных сортами и дикорастущими формами. Образцы выращивали в контролируемых условиях среды, в водной культуре согласно следующей схеме: контроль (дистиллированная вода); стрессорный фон 1 (раствор NaCl с осмотическим давлением 3 атм); стрессорный фон 2 (раствор NaCl с осмотическим давлением 5 атм)...
Free
Scientific article
Хересные дрожжи - особая группа винодельческой микрофлоры, используемая при получении биологически выдержанных вин. В процессе биологической выдержки хересные дрожжи, культивируемые на поверхности сухих подспиртованных виноматериалов, переключают свой метаболизм с ферментативного на окислительный, что приводит к глубоким биохимическим изменениям вина с формированием неповторимых особенностей букета и аромата хересных вин. Генетические, биохимические и физиологические особенности хересных дрожжей, связанные с их адаптацией к специфическим условиям хересного виноделия, достаточно подробно изучены. Ранее использование методов сравнительного геномного анализа позволило нам идентифицировать ряд специфичных для хересных штаммов генетических маркеров, удобных для поиска штаммов, перспективных для получения вина типа Херес. В настоящей работе представлены результаты использования комбинированного подхода, основанного на первичном молекулярно-генетическом скрининге c последующим анализом физиолого-биохимических и энологических свойств для отбора перспективных для хересного виноделия штаммов в выборке из 47 штаммов из Коллекции микроорганизмов виноделия «Магарач» и 96 природных изолятов, выделенных из образцов винограда в разных климатических зонах в Республике Крым и в Ростовcкой области. На первом этапе отбор перспективных штаммов проводили на основании результатов генотипирования по наличию характерных для хересных штаммов аллелей локусов ITS, YDR379C-A и FLO11. По данным генотипирования у 41 штамма выявлен хересный аллель локуса ITS, у 41 штамма - хересный аллель гена YKL281C , типичную для хересных штаммов делецию размером 111 нт в промоторе гена адгезина FLO11 обнаружили только у 12 штаммов. Всего 59 исследованных штаммов имели хересный аллель хотя бы одного из трех локусов. Дальнейшее изучение энологических свойств показало, что наличие хересного локуса ITS может служить маркером отбора штаммов с высокой окислительной способностью. Образование пленки у большинства штаммов (11 образцов из 12) с хересным вариантом промотора гена FLO11 подтвердило основную роль гена этого адгезина в определении способности штаммов к поверхностному росту на виноматериале. Наиболее информативным оказалось использование маркера YDR379C-A. Из 12 штаммов, для которых определено наличие только этого хересного локуса, у трех коллекционных и двух природных штаммов (I-133, I-492, I-616, № 49, № 78) отмечали наличие всех хересных характеристик. Образование сплошной пленки с воспроизводимостью 100 % наблюдали у двух коллекционных штаммов из этой группы - I-133 и I-492. Девять штаммов (75 %) синтезировали альдегиды в количестве свыше 100 мг/л, шесть штаммов (50 %) образовывали пленку с разной степенью формирования от островков на поверхности до сплошного роста и воспроизводимостью пленки от 33 до 100 %. Альдегидный тон в аромате и окисленность во вкусе определены для 58 % образцов. Анализ энологических свойств шести штаммов, имеющих три хересных локуса, показал, что все они на поверхности сброженного сусла образовывали сплошную пленку в оптимальные сроки и пять штаммов синтезировали альдегиды при спиртовом брожении свыше 100 мг/л. Дегустация лабораторных образцов сброженного сусла выявила наличие хересных тонов в аромате и вкусе. Эти штаммы по результатам генотипирования и энологическим хересным характеристикам оказались близки к контрольному штамму I-329. В итоге по результатам проведенного скрининга и производственной проверки коллекционный штамм I-271 может быть рекомендован для хересования виноматериалов из сорта винограда Алиготе, традиционно используемого для этих целей, а также купажных виноматериалов из новых для хересных вин сортов винограда Ркацители и Совиньон зеленый, что открывает перспективу создания новых марок этого типа вина. Таким образом, проведенное исследование показало, что при первичном отборе новых хересных штаммов дрожжей S. сerevisiae их тестирование по генетическим маркерам ITS , YDR379C-A и FLO11 позволяет быстро и достоверно выявить наиболее перспективные штаммы для технологии производства хересных вин. Из 143 штаммов винных дрожжей по результатам проведенного генотипирования с учетом энологии выявлен штамм I-271 с большими потенциалом хересования виноматериалов.
Free
Scientific article
Картофель ( Solanum tuberosum L.) поражают около 40 видов вирусов, из них одним из самых вредоносных является Y-вирус картофеля (Potato virus Y, PVY). У восприимчивых к PVY сортов потери урожая могут достигать 80 %. На современном этапе для создания высокоустойчивых к PVY форм широко применяется метод маркер-опосредованной селекции (marker-assisted selection, MAS), что повышает эффективность селекционного процесса, а также позволяет оценить генетическую защищенность или уязвимость сортового генофонда. У картофеля идентифицирован ряд генов, вовлеченных в контроль разных типов устойчивости к PVY, из них Ry гены, обусловливающие отсутствие накопления вирусных частиц в инфицированном растении независимо от штамма вируса, наиболее часто вовлекаются в селекционные программы в разных странах. В задачу нашей работы входил скрининг 178 сортов отечественной селекции по трем маркерам - STM0003, Ry364, RYSC3, сцепленным с генами Rysto , Rychc и Ryadg , которые были перенесены в селекционный генофонд от диких видов S. stoloniferum и S. chacoense , а также от андийских аборигенных сортов S. tuberosum ssp. andigenum . Для скрининга обширной выборки сортов отечественной селекции маркеры STM0003 и Ry364 привлечены впервые. В результате проведенного нами молекулярного скрининга в выборке из 178 сортов отобрано 39 (21,8 %), у которых выявлены диагностические фрагменты как минимум одного из трех маркеров: у 7,3 % сортов имеется маркер STM0003 гена Rysto , у 11,7 % - маркер Ry364 гена Rychc и у 4,5 % - маркер RYSC3 гена Ryadg . Полученные результаты указывают на невысокую генетическую защищенность изученной выборки от PVY: 78,2 % из 178 сортов не имели ни одного из маркеров, сцепленных с Ry генами устойчивости к этому вирусу. Результаты молекулярного скрининга были сопоставлены с данными об устойчивости/восприимчивости сортов к PVY, взятыми из научных публикаций. Наибольшей диагностической ценностью обладает маркер STM0003, сцепленный с геном Rysto ; фактически все сорта с этим маркером были высокоустойчивы (иммунны) к PVY, тогда как маркеры Ry364 и RYSC3 оказались не столь эффективны.
Free
Scientific article
Мастит (воспаление молочной железы) - одно из широко распространенных инфекционных заболеваний молочного скота, наносящее существенный экономический ущерб животноводству и влияющее на качество молочной продукции. Показано, что маститы у коров чаще всего вызывают стафилококки, причем наиболее распространен золотистый стафилококк Staphylococcus aureus. Одним из индикаторов, указывающих на наличие субклинической формы маститов, служит повышение содержания в молоке соматических клеток (somatic cell, SC). Целью настоящей работы была оценка наличия гемолитических микроорганизмов - стрептококков и стафилококков во взаимосвязи с содержанием соматических клеток (somatic cell count, SCC) в молоке высокопродуктивных молочных коров и характеристика антибиотикорезистентности выделенных из молока штаммов Staphylococcus aureus. Для скрининга использовали пробы молока клинически здоровых коров голштинской породы, отобранные от всех животных в стаде, с 1-й по 7-ю лактации ( n = 345, Московская обл., 2015 год). В зависимости от наличия в молоке микроорганизмов исследуемая выборка коров была разделена на четыре группы: I - гемолитические стрептококки и S. aureus не обнаружены; II - обнаружены только гемолитические стрептококки; III - присутствуют только S. aureus ; IV - обнаружены гемолитические стрептококки и S. aureus. Профиль антибиотикочувствительности изолятов S. aureus определяли на специальной среде диско-диффузион-ным методом. Наличие метициллин-резистентных стафилококков (MRSA) определяли с помощью теста MRSA Alert w/swabs («HiMedia Laboratories Pvt. Ltd.», Индия). В качестве референтных штаммов использовали Staphylococcus aureus MRSA ATCC 43300 и Staphylococcus aureus ATCC 25923. Согласно полученным результатам, только у 22,0 % клинически здоровых коров в молоке не содержалось изучаемых форм микроорганизмов, в то время как у 78,0 % было установлено наличие гемолитических стрептококков и(или) S. aureus. Выявлена тенденция к повышению доли коров, содержащих S. aureus, с увеличением номера лактации - с 14,7-19,2 % у животных 1-2-й лактаций до 32,0-45,2 % у животных с 3-й и последующих лактаций. Были установлены достоверно более высокие значения SCC в молоке коров III группы: +1191,1 тыс.; +1124,3 тыс. и +1099,6 тыс. кл/см 3 (p 3, IV группы - от 1,0 до 7,8 lg КОЕ/см 3 и в среднем составило соответственно 3,62±0,36 и 3,47±0,23 lg КОЕ/см 3. Зависимости между титрами S. aureus в молоке коров и SCC не выявили. Более 95,0 % изолятов S. aureus были устойчивы к линкомицину, 59,5 % - к эритромицину, 50,6 % - к фузидину. Более 95,0 % изолятов S. aureus оказались чувствительны к оксациллину, гентамицину и ванкомицину. Некоторые штаммы были устойчивы к оксациллину (1,3 %), что требует дальнейшего изучения их генетической структуры с применением молекулярных методов.
Free
Review article
Общеизвестно, что численность природных популяций осетровых семейства Acipenseridae (за исключением стерляди Acipenser ruthenus ) к началу XXI века достигла критических значений (P. Bronzi c соавт., 1999; Э.В. Макаров с соавт., 2000; L. Speer с соавт., 2000; G.I. Ruban с соавт., 2015). В настоящее время для находящихся под угрозой исчезновения видов осетровых рыб главным источником пополнения популяций остается искусственное воспроизводство (M.S. Chebanov c соавт., 2007). Это направление осетроводства в наибольшей степени развито на Нижней Волге Каспийского бассейна (В.В. Мильштейн, 1982; А.А. Кокоза, 2004; Л.М. Васильева, 2011). Для повышения его эффективности актуализируются имеющиеся технологии и разрабатываются новые (M. Chebanov с соавт., 2011; S. Wuertz с соавт., 2018). Одна из них - формирование маточных (продукционных) стад на осетровых рыбоводных заводах (ОРЗ) (В.В. Тяпугин, 2015; Л.М. Васильева, 2015; А.А. Попова с соавт., 2002). За рубежом маточные стада осетровых рыб созданы в индустриальных хозяйствах, нацеленных в основном на коммерческую деятельность...
Free
Scientific article
Несмотря на то, что число эмбрионов крупного рогатого скота (КРС), получаемых in vitro (in vitro embryo production, IVP), в мире ежегодно возрастает, их качество все еще уступает качеству эмбрионов, получаемых in vivo, а условия, в которых происходит развитие IVP эмбрионов, до сих пор требуют детализации. В связи с этим в представленной работе была изучена зависимость развития IVP эмбрионов и их качества от условий обновления среды in vitro культивирования (in vitro culture, IVC) и ее объема. Post mortem ооциты коров культивировали в среде созревания, оплодотворяли in vitro заморожено-оттаянной спермой и переносили в среду BO-IVC («IVF Bioscience», Великобритания) объемом 500 или 100 мкл для эмбрионального развития. Сравнивали три варианта инкубации: без смены среды (БСС), с полной сменой среды (ПСС) и с частичной сменой среды (ЧСС). В первом случае эмбрионы развивались в течение всего периода (8 сут) без обновления среды культивирования, во втором - через 3 сут IVC эмбрионы были перенесены для дальнейшего развития в капли свежей среды, в варианте ЧСС через 3 сут инкубации половина изначального объема среды удалялась и заменялась эквивалентным объемом свежей среды. Во всех вариантах на 8-е сут культивирования оценивали число эмбрионов, развившихся до стадии бластоцисты (Бл), и их качество (на основе определения общего числа ядер и ядер с признаками апоптоза в Бл при цитологическом анализе). Также исследовали развитие 8-суточных бластоцист через 2 сут дополнительного культивирования до стадии вылупившейся Бл (ВБл). Результаты показали, что по сравнению с непрерывным культивированием ПСС обеспечивала значительное повышение частоты образования бластоцист (с 23,0±1,5 и 25,8±0,8 до 45,7±4,8 и 52,1±4,9 %, p function show_abstract() { $('#abstract1').hide(); $('#abstract2').show(); $('#abstract_expand').hide(); }
Free
