Статьи журнала - Сельскохозяйственная биология
Все статьи: 1632
Валидация тест-системы для серодиагностики африканской чумы свиней методом иммуноблоттинга
Статья научная
Вследствие отсутствия вакцины в борьбе с африканской чумой свиней (АЧС, возбудитель - вирус африканской чумы свиней, African swine fever virus, ASFV, семейство Asfarviridae, род Asfivirus ) полагаются на быструю и раннюю диагностику и осуществление жестких ветеринарно-санитарных мероприятий. В восточноевропейских странах, где в настоящее время эта болезнь распространилась, как правило, выделяют высоковирулентные изоляты (J.M. Sanchez-Vizcaino с соавт., 2013). В лабораторной диагностике преимущественно используют полимеразную цепную реакцию (ПЦР) и метод прямой иммунофлуоресценции. Однако с 2012 года у некоторых изолятов ASFV стали отмечать изменения биологических и генетических свойств. Поэтому доминирующими в лабораторной диагностике, как это было в период эпизоотии АЧС в 1960-1990-х годов на Пиренейском полуострове, могут стать серологические методы. Ранее мы сообщали о разработке тест-системы для серодиагностики болезни методом иммуноблоттинга (Rec p30-IB) на основе рекомбинантного структурного белка р30 ASFV. В этой работе представлены результаты ее валидации. Диагностическая чувствительность Rec p30-IB составила 99,3 %, специфичность - 100 %. Антитела к р30 обнаруживали в сыворотке крови и органах домашних свиней и диких кабанов независимо от сероиммунотиповой принадлежности и вирулентности штамма ASFV. В пробах сывороток крови домашних свиней, зараженных гетерологичными вирусами, ложноположительных результатов не регистрировали. В сыворотке крови домашних свиней, выживших после внутримышечного введения аттенуированных штаммов ASFV ЛК-111, КК-262/С, МК-200, ФК-135, PSA-1-NH, СКА 2015 ВНИИВВиМ (103-104 ГАЕ50/ЦПД50), антитела к р30 выявляли на 7-10-е сут. В органах домашних свиней, павших от АЧС через 5-10 сут после внутримышечного заражения высоковирулентными штаммами Лиссабон-57, Мозамбик-78, Ставрополь 01/08 (103 ГАЕ50), антитела к р30 выявили у 30 % особей. Результаты валидации свидетельствуют, что предложенную тест-систему для серодиагностики африканской чумы свиней методом иммуноблоттинга можно использовать в лабораторной практике и при мониторинге образцов крови и органов домашних свиней и диких кабанов при АЧС.
Бесплатно
Вариабельность генома отечественных сортов картофеля: данные AFLP-анализа
Статья научная
Успех селекционных программ во многом зависит от знания генетического разнообразия и родословных сортов растений, что важно для определения родительских пар для скрещивания, генотипов - доноров ценных признаков, внутрисортовой гомогенности. AFLP (amplified fragment length polymorphism) - один из популярных методов детекции геномного полиморфизма и генотипирования образцов, сортов и линий растений. Помимо решения таксономических и филогенетических проблем, метод AFLP широко используется для определения вариабельности, гомогенности и степени интрогрессии и гибридности сортов Solanum tuberosum , реконструкции их родословных, а также для поиска маркеров, сцепленных с различными признаками. Несмотря на важность сортовой паспортизации и оценки межсортовой геномной вариабельности, в Российской Федерации научно-исследовательских работ по молекулярному маркированию генотипов сортов картофеля отечественной и зарубежной селекции, возделываемых на территории России, известно немного. В представленном исследовании с использованием мультилокусного AFLP-маркирования проведен анализ вариабельности ядерного генома у 60 сортов и пяти перспективных селекционных клонов картофеля. С помощью праймерных комбинаций Е35/М40 и Е41/М35 было детектировано 218 AFLP-фрагментов, 189 (86,7 %) из которых оказались полиморфными и 19 - уникальными для некоторых сортов. Каждый из 65 анализируемых образцов картофеля был охарактеризован специфичным AFLP-спектром. Значения генетических расстояний между анализируемыми сортами варьировали в широких пределах - от 0,37 до 0,77 при среднем значении GD = 0,61. Вид Solanum stoloniferum , используемый в качестве образца внешней группы, имел наибольшее сходство с cортом Фиолетовый (GD = 0,59), а наибольшее различие - с сортом Аврора (GD = 0,80). Был проведен статистический анализ результатов AFLP-маркирования и показано отсутствие статистически достоверной кластеризации. На дендрограммах, построенных с помощью программ PAST и Structure v. 2.3.4, наблюдалась тенденция кластеризации (с низкой бутстрэп-поддержкой) сортов селекции Всероссийского НИИ картофельного хозяйства им. А.Г. Лорха, сортов с устойчивостью к фитофторозу, нематоде или Y вирусу картофеля (PVY), а также сортов с желтой окраской кожуры клубней. Высокая степень общего полиморфизма анализируемой выборки сортов, отсутствие четкой кластеризации и «нестабильное» положение образцов могут быть связаны с тем, что в настоящее время идет интенсивный обмен селекционным материалом, а также с возрастающей популярностью использования генофонда дикорастущего картофеля в селекции.
Бесплатно
Статья научная
Свойственный растениям иммунитет направлен на защиту от биотических и абиотических стрессов и, как следствие, на адаптацию к изменяющимся условиям среды. На первом уровне защиты используется широкий спектр рецепторов фитопатогенов, кодируемых R- генами устойчивости. Присутствие в рецепторах консервативного NBS-домена дает возможность маркировать геном растения с помощью амплификации аналогов R- генов. На этом основано мультилокусное NBS-маркирование, которое позволяет эффективно охарактеризовать геном растения с точки зрения представленности и вариабельности семейства R- генов, продукты которых имеют NBS-домен. Этот метод применяется для изучения разнообразия локусов R- генов устойчивости сельскохозяйственных культур и родственных им дикорастущих видов, явлений интрогрессивной гибридизации и эволюции R- генов у видов растений с различной степенью резистентности к патогенам. Также с помощью NBS-маркирования проводится генотипирование коллекций генбанков, разработка кодоминантных маркеров и насыщение генетических карт. Существующая необходимость паспортизации и сравнения генотипов сортов и ограниченное число таких работ в России делают актуальными исследования по молекулярному маркированию сортов агрокультур отечественной и зарубежной селекции, возделываемых на территории Российской Федерации. В настоящей работе NBS-маркирование было использовано для генотипирования 60 сортов и пяти перспективных селекционных клонов картофеля Solanum tuberosum отечественной и зарубежной селекции, а также образца родственного вида Solanum stoloniferum (в качестве внешней группы). С помощью двух комбинаций праймер/фермент (NBS7/MseI и NBS9/MseI) было сгенерировано 204 NBS-фрагмента, включая 144 (70,6 %) полиморфных и один уникальный для сорта Гала. Для каждого сорта был определен индивидуальный, специфичный спектр NBS-фрагментов. Анализ матрицы генетических расстояний между сортами показал, что исследуемая выборка сортов высокополиморфна (GD = 0,18-0,45 при среднем значении 0,33). Генетические расстояния внутри анализируемой выборки варьировали больше, чем между сортами S. tuberosum и образцом S. stoloniferum (0,27-0,40). Наиболее близкими оказались сорта селекции Всероссийского НИИ картофельного хозяйства им. А.Г. Лорха Солнечный/Памяти Рогачева (GD = 0,18) и Великан/Вымпел (GD = 0,19), а наиболее удаленными - сорта Чароит/Ред Скарлетт (GD = 0,45). Был проведен статистический анализ результатов NBS-маркирования, который позволил кластеризовать изучаемые образцы картофеля по различным признакам, связанным с родословной и устойчивостью к фитопатогенам. На дендрограмме и графиках, построенных с помощью программ PAST и Structure 2.3.4, наблюдалась слабая тенденция к группировке сортов по признакам устойчивости к Y вирусу картофеля (Potato virus Y, Potyvirus , Potyviridae ) и вирусу скручивания листьев картофеля (Potato leafroll virus, Polerovirus , Luteoviridae ). Продемонстрировано, что использованные в настоящей работе системы праймер/фермент для NBS-анализа могут быть применены в дальнейшем для исследования механизмов устойчивости сортов картофеля к биотическим стрессам.
Бесплатно
Статья научная
В клубнях картофеля крахмал - основной метаболит, поэтому структурно-функцио-нальный анализ генов его биосинтеза и распада и оценка их вариабельности имеет как фундаментальное, так и прикладное значение. Конечное содержание крахмала в гетеротрофных органах растений (плодах, семенах, клубнях) зависит не только от скорости биосинтеза составляющих крахмала - амилозы и амилопектина, но и от работы катаболических ферментов. Ферменты биосинтеза крахмала достаточно хорошо описаны, в то время как о механизмах разрушения крахмала мало что известно. На сегодняшний день накапливается все больше данных о важной роли крахмалфосфорилаз в этом процессе. Фосфорилазы крахмала широко распространены среди представителей растительного мира. Структура и полиморфизм гена крахмалфосфорилазы слабо изучены у двудольных растений. В клубнях картофеля разрушение крахмала осуществляется за счет L-формы крахмалфосфорилазы, которую кодирует ген Pho1a ( STP23 ). В настоящей работе у растений картофеля впервые проведен анализ участка гена Pho1a (экзоны II-IV), кодирующего регуляторную часть функционального гликозилтрансферазного домена, в состав которого входят глюкозо-6-фосфат-связывающий сайт, сайт связывания с пиродоксальфосфатом и активный сайт связывания с глюкозой...
Бесплатно
Статья научная
Райграс пастбищный ( Lolium perenne L.), лен крупноцветковый ( Linum grandiflorum L.) сорта Голубой, брахикому иберисолистную ( Brachycome iberidifolia L.) сорта Голубая неженка, хризантему килеватую ( Chrysanthemum carinatum L.) сорта Радость и клевер ползучий ( Trifolium repens L.) сорта Белый вводили в культуру клеток, используя семена растений. Показано, что оптимальной средой для каллусообразования для льна крупноцветкового были питательные среды Гамборга (В 5) с 2,4-дихлорфеноксиуксусной кислотой (2,4-Д, 6 мг/л) и Мурасиге и Скуга (МС) с 2,4-Д (6 мг/л) и кинетином (2 мг/л); для райграса пастбищного — МС с 2,4-Д (4 мг/л); для брахикомы иберисолистной — В 5 с 2,4-Д (4 мг/л) и кинетином (2 мг/л) и В 5 с 2,4-Д (6 мг/л) и кинетином (2 мг/л); для хризантемы килеватой — МС с 6-бензиламинопурином (6-БАП, 1 мг/л) и индолил-3-уксусной кислотой (0,1 мг/л); для клевера белого — В 5 с 2,4-Д (8 мг/л) и кинетином (2 мг/л). Для получения растений-регенерантов у райграса использовали среду МС без гормонов, у льна В 5 с 6-БАП (1 мг/л) и a-нафтилуксусной кислотой (НУК, 0,1 мг/л), у брахикомы — 1/ 2МС с 6-БАП (2 мг/л) и НУК (0,1 мг/л).
Бесплатно
Статья научная
Проблема размножения посадочного материала всегда стоит на первом плане при внедрении новой культуры в практику промышленного плодоводства. Известно, что Actinidia deliciosa (A. Chev.) C.F. Liang et A.R. Ferguson (киви) относится к числу культур, размножение которых связано с определенными сложностями. На мировом рынке спрос на киви удовлетворяется не полностью, сохраняется тенденция к расширению площадей под этой культурой. В статье обобщены результаты 17-летних экспериментов по изучению влияния стимуляторов роста на процесс размножения актинидии деликатесной зелеными и одревесневшими черенками. Объектами исследований стали сорта Haywаrd, Haywаrd К-10, Bruno, Monty, Kivaldi, Allison, Matua, Tomuri. Рассмотрено действие разных концентраций индолил-3-масляной (ИМК - 50, 70, 100 мг/л) и индолил-3-уксусной (ИУК - 50, 100, 200 мг/л) кислот, циркона (1,0 мг/л), гумата калия (1,0 мг/л), ризопона (ростовая пудра). Средняя по сортам укореняемость зеленых черенков в контроле составляла 20 %, стимуляторы роста повышали ее в 1,9-3,2 раза. Лучший результат наблюдается при применении ИМК в концентрации 100 мг/л и ростовой пудры ризопон, укоренение по сортам составляет от 50 % (у сорта Эллисон) до 78 % (у сорта Monty). Для одревесневших черенков средняя по сортам укореняемость в контроле равнялась 26 % и возрастала под влиянием стимуляторов роста в 1,5-2,5 раза. Пробуждение почек происходило через 12-15 сут после посадки, на 25-30-е сут начинали образовываться придаточные корни, через 120 сут укоренившиеся черенки были готовы к пересадке в контейнеры. Побеги укорененных черенков достигали высоты 15,2-35,0 см, имели 10-16 листьев и диаметр штамбика 1,6-1,8 мм. При обоих способах черенкования самые высокие показатели обеспечивали ИМК в концентрации 100 мг/л и ризопон. Наилучшую способность к укоренению проявляют сорта Monty, Bruno и Haywаrd как в случае зеленого черенкования, так и при размножении одревесневшими черенками.
Бесплатно
Статья научная
Важное направление развития научных основ искусственного культивирования грибов - оптимизация минерального питания и доставки металлов(II). Органическая форма микроэлементов обладает значительными преимуществами перед неорганическими прекурсорами. Конъюгация металлов(II) (в частности Cu, Mn, Fe, Zn, Co) с эссенциальными аминокислотами представляется решением проблемы биодоступности благодаря химическим процессам комплексообразования. В представленном исследовании мы впервые обнаружили и охарактеризовали действие аспартатов переменновалентных металлов(II) на ростовые процессы, биохимический отклик погруженных культур, антибактериальную активность грибных препаратов и плодоношение базидиомицетов родов Ganoderma , Grifola , Laetiporus , Lentinula и Pleurotus . Цель нашей работы состояла в выявлении и сравнении особенностей действия аспартатов переменновалентных металлов(II) на физиолого-биохимические показатели базидиомицетов. В работе использовали культуры трутовика лакированного ( Ganoderma lucidum 1315), грифолы зонтичной ( Grifola umbellata 1622), трутовика серно-желтого ( Laetiporus sulphureus 120707), пилолистника съедобного (шиитаке) ( Lentinula edodes F-249), вешенки устричной ( Pleurotus ostreatus 69, BK1702 и HK352). Аспартаты Cu(II), Mn(II), Fe(II), Zn(II), Co(II) в концентрации 1½10-4 моль/л входили в состав питательных сред на основе глюкозы или пшеничного отвара при выращивании мицелия методом погруженного культивирования. Еще одним вариантом добавки к питательной среде была аспарагиновая кислота (Asp) в концентрации 2½10-4 моль/л. Рост грибов при глубинном культивировании характеризовали по накоплению сухой биомассы. Мицелий фильтровали через предварительно взвешенные на аналитических весах фильтры, высушивали до постоянной массы и вновь взвешивали. Сравнивали прирост биомассы (по сравнению с 3-часовыми образцами культуры) в контрольном (без добавок аспартатов - хелатов аспарагиновой кислоты) и опытных вариантах. Субстратом для выращивания плодовых тел вешенки устричной служила лузга подсолнечника. Антибактериальную активность продуктов из погруженных грибных культур, выращенных в присутствии хелатов, определяли в отношении фитопатогенных бактерий Micrococcus luteus B-109, Pectobacterium carotovorum subsp. сarotovorum (штаммы 603 и MI), Pectobacterium atrosepticum 1043, Pseudomonas fluorescens EL-2.1, Xanthomonas campestris B-610, используя метод диффузии в агар. Эффект добавок на состав пула вторичных метаболитов грибных культур оценивали методом высокоэффективной жидкостной хроматографии/времяпролетной масс-спектрометрии высокого разрешения. Количественную оценку содержания металла в биологических пробах грибного происхождения проводили методом атомно-абсорбционной спектроскопии. Характеристики развития плодовых тел вешенки устричной оценивали в лаборатории, а затем в условиях грибоводческого хозяйства. Установлено, что аминокислотные хелаты биогенных металлов(II) служат факторами интенсификации выращивания посевного мицелия и плодообразования макробазидиомицетов в лабораторных условиях. Показано существенное ростостимулирующее действие хелатов меди, марганца, цинка и в меньшей степени железа на мицелий базидиомицетов в условиях погруженного культивирования, в особенности в отношении трутовика лакированного, грифолы зонтичной, трутовика серно-желтого. Отмечалось весьма слабое стимулирование или даже ингибирование роста P. ostreatus 69 в вариантах с добавками Cu(Asp)2, Mn(Asp)2, Zn(Asp)2. Аспарагиновая кислота демонстрировала ингибирующий эффект вне зависимости от таксономических характеристик базидиомицетов. При культивировании вешенки устричной в присутствии аспартатов биогенных металлов выявлены межштаммовые различия в отношении быстро- и медленнорастущих культур к экзогенному воздействию хелатов металлов. В вариантах опыта Cu(Asp)2 и Zn(Asp)2 преимуществом обладал штамм P. ostreatus BK1702. Хелат марганца оказывал наиболее выраженное положительное действие на быстрорастущий штамм P. ostreatus HK352. По данным физико-химических исследований, аспартаты металлов(II), особенно Mn(Asp)2, Cu(Asp)2, влияют на биосинтез 5-гидроксиметилфурфурола, дигидропирона (структурный аналог койевой кислоты), пара-гидроксифенилуксусной кислоты, антиоксидантные свойства которых важны для грибной культуры. Положительное действие сочетаний хелатных соединений Mn(II), Cu(II), Fe(II), Zn(II) на жизнедеятельность P. ostreatus может быть эффективно использовано как для развития научных основ минерального питания высших грибов, так и в практическом грибоводстве. Аспартаты биогенных металлов могут служить действующим началом биопрепаратов для промышленного культивирования грибов. Характеристики развития мицелия и плодовых тел вешенки устричной с использованием в эксперименте аспартатов позволили рекомендовать к практическому применению хелат марганца(II).
Бесплатно
Статья научная
Горох относится к наиболее распространенным и широко культивируемым однолетним бобовым растениям. Большинство современных сортов гороха обладают высоким потенциалом продуктивности, реализация которого ограничена их низкой гомеостатичностью и чувствительностью к абиотическому стрессу, у создаваемых сортов наблюдается тенденция к снижению адаптивности. Одна из основных задач современной селекции гороха - получение оптимального генотипа, способного реализовать биологический потенциал и адекватно реагировать на изменения условий выращивания. Поэтому проведение экологических испытаний остается реальной необходимостью. В настоящем сообщении впервые представлены результаты изучения способности формировать хозяйственно значимые количественные признаки у селекционных образцов рабочей коллекции гороха (Maritsa Vegetable Crop Research Institute, Пловдив, Болгария). Выявлены три статистически значимых источника изменчивости (генотип, окружающая среда и взаимодействие генотип-среда) общего числа стручков, числа продуктивных узлов с двумя стручками на растение, массы стручков и массы зерна. В 2018-2020 годах мы оценили фенотипическую стабильность 10 генотипов гороха ( Pisum sativum L.), в том числе 4 перспективные линии (22/16-af, 22/16-n, В4/34-n и 1/17-n) и 6 сортов (Kazino-af, Plovdiv-n, Marsi-n, Echo-af, Shugar dwarf-n и Vecherniza-n), по основным количественным признакам (число стручков на растение, число продуктивных узлов с одним стручком на растение, число продуктивных узлов с двумя стручками на растение, длина стручка, ширина стручка, масса стручков с растения, масса зерен с растения). Влияние всех факторов вариации на число стручков на растение, число продуктивных узлов с двумя стручками на растение, массу стручков с растения, массу зерен с растения оказалось статистически значимым. Самым сильным было влияние фактора «окружающая среда» на число стручков на растение (52,20 %) и число продуктивных узлов с 2 стручками на растение (59,00 %). Генотип обусловливал наибольшую долю общей изменчивости массы стручков с растения (64,10 %) и массы зерен с растения (67,40 %). Поэтому эффективный отбор по этим признакам может вестись независимо от условий среды. По числу стручков на растение и длине стручка требуются более длительные испытания для получения объективной оценки из-за превышения дисперсии этих показателей для взаимодействия генотип-среда над дисперсией для генотипа. Для каждого признака мы рассчитывали несколько параметров стабильности. Сорта Marsi-n и Echo-af были идентифицированы как наиболее ценные генотипы по числу стручков на растение. Kazino-af, 1/17-ob и Plovdiv-n проявляют высокую изменчивость и имеют меньшее число стручков на растение. По массе стручков генотипы показали высокую экологическую пластичность, особенно сорт Plovdiv-n (bi = 2,68), 1/17-ob (bi= 2,63) и сорт Marsi-n (bi = 2,18), которые имеют более высокую массу стручка; сорт Echo-af наиболее стабилен (bi = 1,39; Si2 = 1,91). По массе зерна с растения высокопродуктивными были сорта и образцы Marsi-n (bi = 3,08), 1/17-ob (bi = 2,62) и Plovdiv-n (bi = 4,02), но они же оказались и самыми изменчивыми. 10-Vecherniza-n и 22/16-af проявляют значительную стабильность, но малоурожайны.
Бесплатно
Взаимодействие нуклеиновых кислот с молекулами воды, белков и интеркаляторов (обзор)
Статья обзорная
Современные представления о межмолекулярных взаимодействиях в клетке неполны без понимания того, как формируются комплексы между нуклеиновыми кислотами и основными внутриклеточными компонентами - водой и белками и что определяет пространственную стабилизацию таких комплексов. То же справедливо в отношении интеркаляции - внутриклеточного межмолекулярного взаимодействия веществ планарной структуры, способных внедряться между соседними парами азотистых оснований в молекулы ДНК и РНК, которое играет особую роль в фармакологии и генетическом мутагенезе. Кроме того, интеркаляция, может оказывать сильное влияние на клеточный метаболизм, замедляя, а в некоторых случаях прекращая рост клеток, что в определенных условиях приводит как к апоптозу, так и к раковым заболеваниям либо, наоборот, к выздоровлению от такого рода заболеваний (M. Ashrafizadeh с соавт., 2020). Настоящий обзор посвящен рассмотрению молекулярных механизмов и биологической роли этих процессов. Известно, что двойная спираль ДНК может взаимодействовать с полипептидами при помощи образования специфических водородных связей между Уотсон-Криковскими парами оснований и боковыми цепями аминокислот (C.N. Pace с соавт., 2004), посредством интеркаляции боковых цепей ароматических аминокислот между парами оснований, при которой также проявляется некоторая специфичность (A. Bazzoli с соавт., 2017), и за счет непосредственного связывания белковых α-спиралей и β-слоев в желобках ДНК (E. Del Giudice с соавт., 2009). Предполагается, что последний тип взаимодействия имеет место, например, в комплексах ДНК с cro -репрессором экспрессии генной активности и с белком, активирующим катаболизм, для которого предложены две модели связывания α-спиралей с левосторонней и правосторонней двойной спиралью ДНК в В-форме. Указывается, что если известна структура молекулы нуклеиновой кислоты, то величину поверхности ДНК и РНК, доступной для молекул воды или иных растворителей, можно определить расчетным способом. При этом в случае сворачивания ДНК в растворе в двойную спираль ее молекула становится полярной. При такого рода гидратации вокруг молекулы ДНК образуются две гидратные оболочки. Первая из них, состоящая примерно из 20 молекул воды в расчете на один нуклеотид, непроницаема для катионов и по своей агрегатной структуре не похожа на лед, а вторая оболочка неотличима от обычной воды. Различия в структуре гидратных оболочек проливают свет на природу конформационного перехода между формами В - А, происходящего при уменьшении гидратации молекулы ДНК. Описано также взаимодействие нуклеиновых кислот с молекулами лекарственных и иных планарных веществ. При этом в обзоре рассмотрены только интеркаляционные комплексы с препаратами, молекулы которых имеют плоскую структуру или обладают плоскими функциональными группами. Продемонстрировано, что связывание таких веществ с двойной спиралью протекает в две стадии: на первой происходит их присоединение по периферии спирали, на второй осуществляется интеркаляция, то есть собственно встраивание интеркалятора в планарной плоскости между парами нуклеотидов. Такого рода интеркаляция сопровождается раскручиванием и удлинением спирали нуклеиновой кислоты, а также увеличением ее жесткости. В соответствии с принципом исключения ближайших мест связывания, согласно которому оно не происходит у каждого ближайшего соседа вдоль оси двойной спирали ДНК из-за пространственных ограничений, которые определяет стереометрия нуклеотидов, примыкающих к интеркаляторам, молекулы интеркаляторов заполняют лишь половину таких мест. В целом описанные в работе взаимодействия нуклеиновых кислот с молекулами воды, белков и интеркаляторов указывают на биологическую значимость такого рода взаимоотношений, поскольку, как известно, стабильность и регулярность процессов репликации и экспрессии генов играет важнейшую роль в практическом осуществлении взаимодействия генотип-среда, а также реализации генетической информации на молекулярном уровне.
Бесплатно
Взаимодействие растений с наночастицами благородных металлов
Статья обзорная
Золотые и серебряные наночастицы находят применение в разнообразной биомедицинской практике в качестве носителей лекарственных веществ, усилителей и (или) преобразователей оптического сигнала, иммуномаркеров и др. В обзоре систематизированы результаты публикаций последних лет (2007-2016 годы), демонстрирующие разнообразные итоги воздействия наночастиц золота и серебра на состояние, рост и продуктивность высших растений. Возможная фитотоксичность этих наночастиц активно изучается фактически не более 10 лет. Актуальность подобных исследований связана с установлением целого ряда факторов природного и техногенного характера, приводящих к взаимодействиям растений с наночастицами (B.P. Colman с соавт., 2013; N.G. Khlebtsov с соавт., 2011). О положительном или отрицательном влиянии наночастиц на клетки растений и растительный организм известно очень немного, и эти данные весьма противоречивы (P. Manchikanti с соавт., 2010; M. Carrière с соавт., 2012; C. Remédios с соавт., 2012; N. Zuverza-Mena с соавт., 2016), но не вызывает сомнений, что химическая природа, размер, форма, поверхностный заряд и вводимая доза относятся к основным факторам, обусловливающим процессы внутриклеточного проникновения наночастиц. Объектами наблюдений были как модельные (арабидопсис), так и культурные (соя, рапс, бобы, рис, редька, томаты, тыква) растения. Показано, что наночастицы серебра токсичнее наночастиц золота, что обусловлено более активной диффузией ионов серебра с их поверхности. Известно, что ионы серебра эффективно ингибируют биосинтез этилена, регулирующего в растении процессы при стрессе, старении (созревании) и др., в то время как ионы золота не влияют на биосинтез и сигналинг этого фитогормона. В целом токсичность ионов металлов заметно превосходит таковую у наночастиц. Механизм фитотоксического действия наночастиц зачастую связывают с накоплением в тканях растения активных форм кислорода. Перспективным подходом при продолжении исследований представляется использование суспензионных культур клеток (E. Planchet с соавт., 2015). Таким образом, проблема фитотоксичности наночастиц далека от убедительного решения. Срок, в течение которого эти исследования проводятся, по-видимому, еще мал для того, чтобы все аспекты проблемы были выяснены так, как того требуют принципы биобезопасности. Противоречивые (зачастую противоположные) данные о влиянии наночастиц золота и серебра на растения объясняются, на наш взгляд, различиями в условиях экспериментов (неодинаковые размеры и заряды наночастиц, вводимые дозы, длительность наблюдения и др.). Однако полученные результаты с очевидностью выявляют необходимость скоординированной программы исследований для установления корреляций между параметрами частиц, дизайном эксперимента и наблюдаемыми биологическими эффектами.
Бесплатно
Статья научная
Волосяной покров пушных зверей, составляющий основу пушно-мехового сырья, относится к диэлектрическим материалам и способен электризоваться, то есть накапливать на поверхности заряды статического электричества. Это приводит к быстрому загрязнению пылью, потери блеска волосяного покрова, ускоренному старению и разрушению волоса, снижению его прочностных характеристик и качества сырья, а также к передаче зарядов статического электричества при контакте, например с телом человека. В настоящей работе впервые выведено эмпирическое уравнение, описывающее диэлектрические свойства натурального меха, а также выявлены взаимосвязи состава и качества кожно-волосяного покрова с его электрофизическими характеристиками для разных видов пушных зверей клеточного содержания. Целью работы было изучение влияния морфофизиологических характеристик, биохимического состава (минерального и аминокислотного) и состояния кожно-волосяного покрова на его диэлектрические свойства и установление между этими показателями взаимосвязей, которые можно использовать для более точной и объективной оценки качества пушно-мехового сырья и полуфабриката. В работе использовали пушно-меховое сырье, полученное от физиологически здоровых животных - серебристо-черных лисиц ( Vulpes vulpes ), серебристых песцов ( Alopex lagopus ) и стандартных норок ( Mustela vison ) (ОАО зверосовхоз «Салтыковский», Московская обл.). Определяли характеристики кожно-волосяного покрова (густоту волос на 1 см2 огузка, густоту остевых волос, расположенных на 1 см2 огузка, линейные размеры различных категорий волос, их толщину, а также толщину кожевой ткани огузка и площадь шкурки) и минеральный состав по 18 элементам (Na, Ni, B, V, Se, Al, Fe, K, I, Ca, Co, Mg, Mn, Cu, P, Cr, Zn, Si). Осуществляли аминокислотный анализ гидролизатов биосубстратов (по 17 аминокислотам). Шкурки, взятые после убоя животных, были использованы для исследования диэлектрических свойств. Уравнения кинетики разряда получены при 20 °С, относительной влажности 62 % и напряжении 10; 18,5 и 28,5 кВ на высоковольтном генераторе зарядов HT-705 5kVA 50KV AC/DC («Wuhan Huatian Electric Power Automation Co., Ltd.», Китай). При оценке качества пушно-мехового сырья использовали напряжение 9,5; 12,5; 15,5 и 18,5 кВ. Определяли постоянную времени утечки заряда, изменение величины напряженности статического электрического поля через определенные промежутки времени. Сопоставление морфофизиологических параметров кожного и волосяного покрова у представителей изученных видов с данными по электризуемости позволило вывести эмпирическое уравнение, отражающее диэлектрические свойства кожно-волосяных покровов пушных зверей, - E = Eo ∙ е-t/τ, где E0 - максимальное значение напряженности, τ - постоянная времени утечки заряда. Корреляционный анализ показал наличие тесных взаимосвязей между скоростью стекания заряда и длиной и толщиной остевых волос ( r = 0,83-0,90 при р 0 и суммарной массой элементов в волосяном и кожном покровах, а также суммарным аминокислотным составом волосяного покрова ( r = -0,90; r = -0,86; r = -0,99 при р 0)влияет состояние кожно-волосяного покрова, его дефектность. Разреженность, стрижка, битость ости, свалянность волосяного покрова снижают показатель E0 на 25-90 % и изменяют постоянную времен
Бесплатно
Статья научная
Оценивали взаимосвязь между интенсивностью пероксидного окисления липидов, функциональным состоянием системы антиоксидантной защиты и концентрацией веществ низкой и средней молекулярной массы в плазме и эритроцитах крови при ацетальдегидной интоксикации белых крыс.
Бесплатно
Статья обзорная
При промышленном содержании, приводящем к сильным стрессовым воздействиям, доля поголовья со вторичными иммунодефицитами достигает 80 %. Цель настоящего обзора - привлечение внимания к необходимости учета межсистемных связей, существенных для регуляции метаболизма и формирования здоровья и продуктивности животных. Основные разделы статьи посвящены описанию взаимосвязи иммунитета, нейроэндокринной регуляции и питания животных. От типа нервной системы животного зависит секреция стрессорных гормонов и степень ингибирования иммунного ответа. Количественно и качественно неполноценное питание оказывает негативное воздействие на проявление иммунных реакций, включая гуморальный и клеточный иммунитет, синтез цитокинов и плазматических иммунорецепторов (В.И. Фисинин с соавт., 2013; В.А. Галочкин с соавт., 2013; Y. Zhang с соавт., 2014; J.D. Ashwell с соавт., 2000; S. Cunningham-Rundles с соавт., 2005; V. Abhyankar с соавт., 2018; A. Haghikia с соавт., 2015; R.H. Oakley с соавт., 2013)...
Бесплатно
Статья научная
Ограничение распространения и циркуляции антибиотикоустойчивых возбудителей бактериальных инфекций требует проведения санитарно-противоэпидемических, противоэпизоотических мероприятий, в том числе на предприятиях промышленного птицеводства. В настоящей работе впервые в сравнительном аспекте представлены данные многолетнего мониторинга распространенности и антибиотикоустойчивости энтеробактерий с комплексной оценкой эффективности основных ветеринарных препаратов, содержащих фторхинолоны и колистин. Нашей целью было изучение видового разнообразия и сравнительная оценка антибиотикоустойчивости штаммов энтеробактерий, выделенных от цыплят-бройлеров ( Gallus gallus ) в крупном птицеводческом комплексе (АО «ПРОДО Птицефабрика Пермская», Пермский край). Исследовали патологический материал от птицы после вынужденного убоя (трахея, легкие, сердце, печень, селезенка, костная ткань - бедренная и большеберцовая кости) и эмбрионов-задохликов (в 2004-2009 годах 995 проб, в 2010-2017 годах 991 проба)...
Бесплатно
Видовой состав возбудителей корневой гнили на яровых зерновых в Республике Мордовия
Статья научная
Корневые гнили, вызываемые грибами из родов Fusarium и Bipolaris, поражают как озимые, так и яровые культуры. Видовой состав этих возбудителей приурочен к определенным эколого-географическим районам и, как правило, носит смешанный характер. Корневые гнили на пшенице, ржи, овсе и ячмене имеют сходную симптоматику. Почва - основной источник инфекции. В годы с обильными осадками возможна ее массовая передача через семена. Патогенные свойства возбудителей обыкновенной корневой гнили обусловлены их способностью вырабатывать гидролитические ферменты и токсины: B. sorokiniana продуцируют гельминтоспорол, гельминтоспорал, вик-токсин, цитокинин, виды рода Fusarium - изомартицин, зеараленон, диацетоксисцирпенол, ниваленол и др. По характеру взаимоотношений с растениями виды родов Fusarium и Bipolaris относятся к факультативным паразитам. В настоящей работе был изучен видовой состав грибов, вызывающих корневые гнили и пятнистости листьев культурных злаков в различных районах Республики Мордовия, а также патогенные свойства у ряда штаммов широко распространенных и редко встречающихся видов рода Fusarium. Материалом для исследований служили образцы растений яровой пшеницы ( Triticum L.), ячменя ( Hordeum L.) и овса ( Avena L.), которые в стадии колошения имели признаки поражения. Участки зараженной ткани (листья, корни) разрезали на фрагменты, стерилизовали и в асептических условиях раскладывали на поверхность 2 % картофельно-глюкозного агара в чашках Петри. По мере роста кусочки мицелия пересевали на новую питательную среду. В результате последовательных 2-3-кратных отсевов выделяли чистые культуры, которые просматривали под микроскопом. Для оценки однородности морфолого-культуральных признаков штаммов проводили рассев не менее чем 20 моноконидиальных культур гриба, которые получали методом высева серийных разведений суспензий спор. Патогенные и фитотоксичные свойства штаммов изучали при помощи биопробы на семенах пшеницы сорта Мироновская 808, восприимчивого ко всем видам возбудителей корневой гнили. В результате микологических исследований в чистую культуру были выделены 457 изолятов патогенных и сапрофитных грибов разных видов. Четкую специализацию видов в отношении разных культур зерновых не отмечали. В микологических пробах с корней пшеницы, ячменя и овса с наибольшей частотой встречались виды грибов из родов Fusarium ( F. heterosporum, F. sporotrichioides, F. oxysporum ) и Bipolaris ( В. sorokiniana ). Виды F. redolens, F. verticillioides, F. tricinctum обнаруживали с меньшей частотой. Наряду с патогенными видами грибов в чистую культуру было выделено большое количество изолятов, относящихся к сопутствующей микофлоре. Это сапрофитные виды Alternaria alternatа, Mortierella elongatа var. elongatа, Papulaspora appendicularis, Clonostachys rosea f. catenulatа, Acremonium strictum, Trichoderma hamatum и др. В результате моноспоровых отборов были получены 24 штамма грибов из родов Fusarium и Bipolaris, характеризующиеся стабильными морфолого-культуральными признаками. Для видов рода Fusarium ( F. heterosporum, F. sporotrichioides, F. oxysporum ) и Bipolaris установлен широкий круг хозяев. Характер проявления патогенных и фитотоксичных свойств у штаммов распространенных видов оказался неоднозначным, что свидетельствует об их сильной внутривидовой изменчивости по изучаемым признакам. Штаммы редко встречающихся видов грибов были токсичными для проростков тест-культуры, но оказались непатогенными, что объясняет их незначительную представленность в микобиоте корневых гнилей. Штаммы В. sorokiniana обладали высокой патогенностью и токсичностью для тест-растений.
Бесплатно
Видовой состав грибов рода Fusarium link на культуре чеснока в условиях Московской области
Статья научная
Производство чеснока ( Allium sativum L.) сдерживается отсутствием семенного размножения и высокой чувствительностью к фитопатогенным организмам грибной, бактериальной, вирусной и нематодной природы. В настоящее время наиболее вредоносным заболеванием на этой культуре считается фузариозная сухая гниль, вызываемая почвенными грибами рода Fusarium . В представленной работе впервые проведена количественная оценка соотношения основных возбудителей фузариозной сухой гнили, поражающих чеснок на территории Московской области с использованием мультидисциплинарного подхода. Показаны процентные отношения встречаемости ключевых патогенов, выявлена высокая вредоносность и доминирующее положение в комплексе возбудителей сухой гнили вида F. proliferatum . Целью работы было исследование видового состава фитопатогенных грибов рода Fusarium на культуре чеснока в условиях Московской области. Исследования были проведены на чесноке озимом сорта Гладиатор (Всероссийский НИИ овощеводства - филиал ФГБНУ Федеральный научный центр овощеводства, Московская обл., Раменский р-н). В период с 2019 по 2021 год отобрали 1108 луковиц, которые разделили на группы, характеризующиеся одинаковыми симптомами поражения луковиц и зубков. Для выделения патогенов из каждого образца отбирали по 200 зубков, которые поверхностно стерилизовали по принятым методикам. После стерилизации соскобы с зараженных тканей зубков помещали в стерильные чашки Петри и инкубировали на среде Чапека при 25 °C в течение 12 сут. Колонии патогенов подвергали последовательному пересеву до получения моноспоровой культуры. После этого изоляты были классифицированы с использованием таксономических ключей. Кроме того, вычисляли частоту встречаемости патогенов. Для подтверждения таксономической идентификации изолятов проводили молекулярно-генетический анализ маркерных последовательностей генов TEF1a (ген фактора элонгации трансляции 1 альфа) (~ 550 п.о.) и MCM7 (ген, кодирующий белок поддержания минихромосом 7) (~ 650 п.о.). Также был выполнен анализ ДНК изолятов с помощью количественной ПЦР с праймерами, специфичными к F. proliferatum . Для анализа расшифрованных нуклеотидных последовательностей генов TEF1a и МСМ7 использовали алгоритм BLAST на сайте NCBI (https://blast.ncbi.nlm.nih.gov/Blast.cgi). Из 1108 пораженных луковиц чеснока были выделены представители 7 родов грибов: Fusarium , Penicillium , Botrytis , Embellisia , Aspergillus , Alternaria , Sclerotium с разной степенью встречаемости. Среди перечисленных патогенов представители рода Fusarium оказались самыми распространенными с частотой встречаемости более 44 %. В пределах рода Fusarium были идентифицированы 6 видов: F. proliferatum , F. oxysporum , F. poae , F. verticilloides , F. culmorum и F. acuminatum , из которых F. proliferatum оказался доминирующим (61,4-75,6 %). Секвенирование ДНК-маркеров подтвердило принадлежность ряда изолятов к виду F. proliferatum. Соответствие с депонированными в базе данных NCBI последовательностями составило 99-100 % для TEF1a (номера референсных последовательностей MN158137, KP267240, MN012923, KT224299) и 98-99 % для MCM7 (номера референсных последовательностей XM031230017, XM031176796, XM31230017). Эти результаты были подтверждены с помощью анализа количественной ПЦР со специфичными праймерами. Полученные результаты дополняют имеющиеся данные по распространенности и динамике изменений видового состава грибов рода Fusarium в Московской области, а также имеют прикладное значение, давая возможность разрабатывать более эффективные способы профилактики и борьбы с фузариозными заболеваниями чеснока.
Бесплатно
Статья научная
Энтомоакарифаги считаются одними из наиболее значимых регуляторов численности вредителей сельскохозяйственных культур. Так, для борьбы с колорадским жуком ( Leptinotarsa decemlineata Say), супердоминантным видом, повреждающим наземную часть картофеля, в ряде европейских стран были интродуцированы хищные клопы подсемейства Asopina e - Perillus bioculatus Fabr., Podisus maculiventris Say, Oplomus nigripennis var. pulcher Dull. и паразитические мухи Doryphorophaga. В настоящей работе был изучен видовой состав энтомофауны ценоза картофеля ( Solanum tuberosum L.), а также динамика численности популяций вредных и полезных видов в зависимости от абиотических и биотических факторов среды. Наблюдения проводились на посадках картофеля в 2009-2014 годах в Крымском, Славянском, Красноармейском, Динском и Северском районах Краснодарского края. За период исследования было обнаружено 35 видов, относящихся к 16 семействам 7 отрядов насекомых. Выявлено 6 видов тлей ( Homoptera, Aphididae ): крушинная ( Aphis nasturtii Kalt.), обыкновенная картофельная ( Aulacorthum solani Kalt.), персиковая ( Myzodes persicae Sulz.), свекловичная, или бобовая ( Aphis fabae Scop.), большая картофельная ( Macrosiphum euphorbiae Thom.), бахчевая, или хлопковая тля ( Aphis gossypii Glov.). Из 6 видов божьих коровок наиболее часто встречались семиточечная ( Coccinella septempunctata L.), 14-точечная ( Propylea quatuordecimpunctata L.) божьи коровки и хармония ( Harmonia axyridis Pallas). Наиболее представительными из отряда Hemiptera были хищные клопы сем. Pentatomidae. Установлен феномен акклиматизации хищного клопа периллюса Perillus bioculatus Fabr. на юге России, который представляет большой интерес для биологического контроля колорадского жука. Выявлена синхронность выхода перезимовавших стадий колорадского жука и его энтомофагов - Perillus bioculatus Fabr., Zicrona caerulea L. и других хищных азопин. Однако в начале вегетации природная популяция периллюса из-за низкой численности не всегда может сдерживать вредителя, для чего проводился выпуск лабораторной популяции периллюса совместно с подизусом, которые в дальнейшем в течение вегетации контролировали численность колорадского жука. Подизус развивался на картофеле и по достижении имагинальной стадии не покиндал стацию, а продолжал питаться колорадским жуком и откладывать яйца. Благодаря наличию оптимального корма (яйца колорадского жука) численность периллюса возросла до 0,6 экз/куст, а число яйцекладок колорадского жука сократилось до 0. Также была изучена чувствительность энтомофагов вредителей пасленовых культур к химическим и биологическим препаратам. Выявлена несовместимость энтомофагов периллюса и подизуса с химическими инсектицидами, в то время как применение биологических препаратов (битоксибациллин и фитоверм) могут быть совместимы с хищными клопами. Таким образом, начиная с 2008 года, когда был установлен феномен акклиматизации клопа P. bioculatus в Краснодарском крае, он сумел хорошо адаптироваться к этим условиям обитания, используя новые источники питания, высокую хищническую и миграционную способность. Изучение природных резерватов хищного клопа периллюса открывает перспективы управления численностью L. deсemlineata на территории Краснодарского края и Юга России.
Бесплатно
Статья научная
Проблема обеспечения безопасности грубых кормов, ежегодно в больших масштабах пополняющих базу российского кормопроизводства, вызывает обеспокоенность специалистов в связи со множественной сочетанной контаминацией микотоксинами и обширным распространением токсигенных грибов. Недавно установлено, что в этих кормах доминирующая роль среди фузариевых грибов принадлежит F. sporotrichioides, продукты метаболизма которого (Т-2 токсин и диацетоксисцирпенол) способны вызывать острые отравления животных. Цель настоящей работы, которая стала следующим этапом в изучении основных токсинообразующих микромицетов из грубых кормов, - выяснение видового состава, встречаемости и продуцирующей способности грибов рода Aspergillus в экспериментальных условиях, обеспечивающих наиболее полную реализацию их потенциала. Объектами микологического анализа были 258 средних образцов от производственных партий сена и соломы, заготовленных в животноводческих хозяйствах Брянской (2011 год) и Московской (2013 год) областей. Изоляты с установленной видовой принадлежностью культивировали на агаре Чапека-Докса (ЧДА), сусловом агаре (СА) и увлажненном зерне риса (ЗР) в течение 7 сут при 23 °С. Содержание стеригматоцистина (СТЕ), эмодина (ЭМО), афлатоксина В1 (АВ1), охратоксина А (ОА), микофеноловой кислоты (МФК), циклопиазоновой кислоты (ЦПК), эргоалкалоидов (ЭА), дезоксиниваленола (ДОН) и фумонизинов (ФУМ) в экстрактах мицелиально-споровой биомассы определяли методом иммуноферментного анализа с помощью аттестованных тест-систем. Для оценки токсинообразования использовали 32 изолята 12 видов грибов рода Aspergillus из сена и соломы, а также 27 изолятов A. flavus Link, A. pseudoglaucus Blochwitz, A. repens de Bary, выделенных ранее из зерновых кормов. Грибы рода Aspergillus встречались в образцах с частотой 62,0 % и интенсивностью инфицирования 1,7-100 %. Полученные изоляты относились к 15 видам, входящим в 10 таксономических групп с наибольшим видовым разнообразием в группе A. glaucus (4 вида). По распространенности лидировали виды A. flavus и A. niger van Tieghem (более 50,0 % пораженных проб), далее следовали A. versicolor (Vuill.) Tiraboschi, A. pseudoglaucus, A. amstelodami (Mangin) Thom & Church, A. ochraceus Wilhelm и A. wentii Vehmer (10,6-18,8 %), A. nidulans Eidam (6,3 %), остальные 7 видов - A. candidus Link, A. tamarii Kita, A. sydowii (Bain. & Sart.) Thom & Church, A. fumigatus Fresenius, A. repens, A. terreus Thom, A. chevalieri (Mangin) Thom & Church встречались реже (
Бесплатно
Статья обзорная
Описаны виды вики, произрастающие на территории России, которые перспективны для широкого использования в качестве сенокосных и пастбищных растений, а также селекционного улучшения и введения в культуру. Рассмотрены районы распространения, биологические и агрономические характеристики 23 видов. Приведены примеры удачного доместицирования ряда видов рода Vicia за рубежом.
Бесплатно
Вирулентность популяции возбудителя карликовой ржавчины ячменя на Северном Кавказе в 2014-2017 годах
Статья научная
Карликовая ржавчина (возбудитель Puccinia hordei Otth.) - вредоносное заболевание ячменя. При сильном поражении потери урожая могут составлять от 20 до 80 %. Популяционные исследования патогена активно ведутся в странах, для которых защита от болезни особенно актуальна (Австралия, Новая Зеландия, США, страны Европы, Северной Африки). В настоящей работе мы изучили структуру северокавказской популяции возбудителя карликовой ржавчины ячменя ( Puccinia hordei ) по вирулентности, использовав 17 сортов-дифференциаторов и линий из международного и австралийского наборов, содержащих известные гены устойчивости к патогену. Материалом для исследований служили листья озимого ячменя ( Hordeum vulgare L.) различных сортов, пораженные P. hordei и собранные на территории Северного Кавказа в период маршрутных обследований в 2014-2017 годах. Всего было выделено и проанализировано 208 монопустульных изолятов гриба. Растения ячменя, исползованные для тестирования изолятов, выращивали методом гидропоники с питательным раствором Кнопа...
Бесплатно
