Статьи журнала - Сельскохозяйственная биология
Все статьи: 1768
Генетическая характеристика генеалогической структуры костромской породы крупного рогатого скота
Статья научная
Генеалогическую структуру породы проанализировали по группам крови быков-про-изводителей из основных заводских линий костромского скота и современных родственных групп с различной долей кровности по швицкой породе, использовавшихся в последние годы в племенных хозяйствах Костромской области при создании молочного типа. Был изучен спектр аллелей EAB-локуса групп крови и оценено генетическое разнообразие, степень гомозиготности и генетической консолидированности рассмотренных генеалогических групп. Выявлено, что, несмотря на большое влияние, которое оказали и продолжают оказывать быки-производителей бурой швицкой породы американской, канадской и австрийской селекции, между изученными заводскими линиями и родственными группами наблюдаются значительные генетические различия, о чем свидетельствует рассчитанный нами показатель генетической дистанции (D N), равный 0,647.
Бесплатно
Статья научная
Ненецкая порода - наиболее многочисленная аборигенная порода домашнего северного оленя ( Rangifer tarandus ). Благодаря биологической пластичности представители породы легко приспосабливаются к новым пастбищам. Зона разведения породы охватывает территории от Кольского полуострова на западе до Таймыра на востоке. В настоящей работе впервые представлены данные молекулярно-генетических исследований по STR-маркерам северных оленей ненецкой породы из региональных популяций, зона разведения которых практически полностью охватывает современный ареал породы. Нашей целью была характеристика аллелофонда и изучение биоразнобразия региональных популяций домашних северных оленей ненецкой породы и установление филогенетических связей между ними. Выборка включала 787 образцов ткани, отобранных от домашних северных оленей ( Rangifer tarandus ) ненецкой породы в 2017-2018 годах. Всего обследовали 15 популяций в Ненецком (KAN, ILB, IND, TAB, HRP, PIL, IZH, SEV) и Ямало-Ненецком (BRG2, SEY) автономных округах, Республике Коми (INT), Мурманской (MUR) и Архангельской (ARH) областях, а также в Таймырском муниципальном районе (TUH, DUD)...
Бесплатно
Статья научная
Немецкий классический пони - сравнительно молодая порода, официальная регистрация которой состоялась в 2000 году. Порода была создана в Германии с целью разведения лошадей, идеально подходящих для детского конного спорта. Немецкие классические пони умны, добронравны, энергичны, гармонично сложены и исключительно элегантны, выглядят как верховая лошадь в миниатюре. Порода характеризуется наличием нарядной игреневой масти различных оттенков. Игреневая масть у домашних лошадей - результат действия доминантной мутации гена PMEL17 , получившей название Silver, которая оказывает влияние на количество черного пигмента эумеланина, осветляя масть. Как правило, мутация Silver меняет черный цвет волос гривы и хвоста на белый, льняной или дымчатый. С 2010 года немецких классических пони разводят в России. В настоящее время российская популяция немецких классических пони крайне малочисленна: на начало 2023 года насчитывалось 30 маток и 9 жеребцов-производителей. Поголовье племенных пони сосредоточено в одном хозяйстве. Оригинальная и нарядная масть считается одним из важнейших селекционируемых в породе признаков. В настоящей работе впервые дана характеристика генетической структуры российской популяции немецких классических пони с применением ДНК-маркеров. Цель исследования состояла в оценке генетической вариабельности в популяции немецких классических пони с использованием 17 высокополиморфных STR-маркеров, а также в изучении полиморфизма 4 генов, влияющих на пигментацию волоса и имеющих важное селекционное значение. Всего протестировано 32 пони с использованием маркеров генов MC1R , ASIP , PMEL17 , MATP и 17 STR-маркеров: AHT4, AHT5, ASB2, ASB17, ASB23, CA425, HMS1, HMS2, HMS3, HMS6, HMS7, HTG4, HTG6, HTG7, HTG10, LEX3, VHL20. Образцы для исследования были отобраны от немецких классических пони в КФХ «Кошелев В.В.» (Тверская обл.). ДНК выделяли из волосяных луковиц с помощью коммерческого набора реагентов ExtraGene™ DNA Prep 200 (ООО «Лаборатория Изоген», Россия). Генотипирование по STR-маркерам проводили с использованием набора реагентов для мультиплексного анализа COrDIS Horse (ООО «ГОРДИЗ», Россия). По результатам тестирования определяли частоту встречаемости аллелей, число наблюдаемых аллелей в каждом локусе (А), эффективное число аллелей (Ae), ожидаемая (He) и наблюдаемая (Ho) гетерозиготность, коэффициент инбридинга (FIS). Результаты исследования продемонстрировали наличие достаточно высокой внутрипородной генетической изменчивости. Число аллелей в каждом STR-локусе варьировало от 3 до 8 при среднем значении 5,53±0,35, показатель наблюдаемой гетерозиготности (Ho), рассчитанный с учетом 16 аутосомных локусов, составил 0,7051±0,0434, коэффициент популяционного инбридинга Fis равнялся -0,0686±0,0196. Установлено, что частота встречаемости доминантного аллеля А гена ASIP и доминантного аллеля Е гена MC1R составила соответственно 0,313 и 0,688, частота мутантного аллеля Silver гена PMEL17 - 0,563. Мутация Cremello гена MATP у животных экспериментальной выборки не обнаружена. С учетом четырех генов, контролирующих пигментацию, у протестированных животных идентифицировано 14 различных вариантов генотипа, что свидетельствует о довольно высокой генетической вариабельности в популяции. Наибольшее распространение имели генотипы, ассоциированные с необычными и нарядными мастями.
Бесплатно
Статья научная
Эффективность использования корма - важнейший экономически значимый показатель в свиноводстве. Для ее оценки используют значения среднесуточного потребления корма (daily feed intake, DFI) и конверсии корма как отношения количества потребленного корма к привесу живой массы за определенный период времени (feed conversion rate, FCR). Одна из групп факторов, способных оказать влияние на показатели эффективности использования корма, - кормовое поведение свиней. В настоящей работе впервые в России получены результаты, характеризующие особенности кормового поведения хрячков породы дюрок во взаимосвязи с показателями эффективности использования корма на автоматических кормовых станциях. Целью нашей работы было изучение влияния генетических и паратипических факторов на эффективность использования корма и кормовое поведение свиней ( Sus scrofa ). Исследования проводили на базе селекционно-генетического центра ООО «СГЦ» (п. Верхняя Хава, Воронежская обл.) с июля 2017 года по март 2018 года...
Бесплатно
Генетические маркеры в козоводстве (обзор)
Статья обзорная
По данным международной продовольственной организации (ФАО), биоразнообразие коз представлено 635 породами, которых разводят в 170 странах (https://www.fao.org/dad-is). Высокая адаптивность к различным климатическим условиям и уникальность получаемой продукции определили широкое географическое распространение и существенный рост мирового поголовья этих животных в последние десятилетия (И.Н. Скидан с соавт., 2015; А.И. Ерохин с соавт., 2020). Микросателлитные маркеры ДНК (microsatellites, STR, short tandem repeats) используются для изучения генетической дифференциации пород и популяций коз (C. Wei с соавт., 2014; G. Mekuriaw с соавт., 2016). Установлены незначительные генетические расстояния (FST 0,033-0,069) между породами, разводимыми в Европе, что может служить подтверждением частого обмена генетическим материалом между ними. Для пород Восточной и Юго-Восточной Азии выявлена более существенная генетическая дифференциация (FST 0,134-0,183), которая предположительно обусловлена эколого-географическими особенностями ареалов животных, в частности их удаленностью друг от друга (K. Nomura с соавт., 2012; G. Wang с соавт., 2017; P. Azhar с соавт., 2018). В молочном козоводстве наибольший интерес представляет полиморфизм SNP (single nucleotide polymorphism) в генах казеина ( CSN1S1 , CSN1S2 , CSN2 ) и b-лактоглобулина ( BLG ) (N. Silanikove с соавт., 2010; Ворожко И.В. с соавт., 2016) . Для CSN1S1 описано 18 аллельных вариантов, для CSN2 - 8, для CSN3 - 16 (S. Ollier с соавт., 2008; T.G. Devold с соавт., 2010). Установлено, что генотип CSN1S1AA ассоциирован с большим количеством белка в молоке и меньшим содержанием липидов и среднецепочечных жирных кислот (Y. Chilliard с соавт., 2006; D. Marletta с соавт., 2007). Козы с генотипом BLGАВ характеризовались более продолжительным периодом лактации, большим количеством молока, жира и белка (А.С. Шувариков с соавт., 2019). Секвенирование генома козы в рамках проекта AdaptMap и последующая разработка чипа 52К SNP BeadChipGoat позволили расширить область поиска участков генома, вовлеченных в селекционный процесс (G. Tosser-Klopp с соавт., 2014; A. Stella с соавт., 2018). Получены данные о связи генов некоторых транскрипционных факторов ( RARA , STAT ), цитокинов ( PTX3 , IL6 , IL8 ), ферментов ( DGAT1 ) с показателями молочной продуктивности (P. Martin с соавт., 2018; D. Ilie с соавт., 2018). Продемонстрирована связь генов репептора-1 меланокортина ( MC1R ), его антагониста - сигнального белка агути ( ASIP ) и рецептора цитокинов KIT ( KIT ) с окрасом шерстных волокон; генов фактора роста фибробластов 5 ( FGF5 ), фактора активируемого гипоксией 1 ( EPAS1 ) и регулирующего энергетический обмен фермента NOXA1 ( NOXA1 ) - с шерстной продуктивностью коз и их адаптацией к высоте местности (X. Wang с соавт., 2016; S. Song с соавт., 2016; J. Guo с соавт., 2018). Таким образом, оценка генетических взаимоотношений между породами, поиск маркеров генов, ассоциированных с хозяйственно ценными признаками, перспективны для использования в селекционных программах и дальнейшего развития козоводства (L.F. Brito с соавт., 2016; S. Desire, 2016; A. Molina с соавт., 2018; Т.Е. Денискова с соавт., 2020). Однако, несмотря на определенные достижения, гены и их молекулярные маркеры, связанные с экономически важными признаками у коз, такими как особенности размножения, пуховая, шерстная и молочная продуктивность, а также определяющие устойчивость к болезням, остаются в значительной степени неизвестными.
Бесплатно
Статья обзорная
Тестирование по генам, ассоциированным с количественными и качественными показателями говядины от специализированных пород мясного скота - кальпастин-кальпаинового каскада ( САРN, САSТ ), миостатина ( MSTN ), ростового дифференцирующего фактора ( GDF5 ), тиреоглобулина ( ТG5 ), лептина ( LEP ), гена белка, связывающего жирные кислоты ( FABP4 ), - включено в селекционные программы в странах Америки, Европы и в Австралии (A.V. Een-ennaam, 2006; Y.F. Liu с соавт., 2010; U. Singha с соавт., 2014; A. Ciepłoch с соавт., 2017). С современным ростом производства баранины, который отмечается во всем мире, связано увеличение доли специализированных мясных пород и возрастающие требования к мясной продуктивности для мясошерстных и шерстных овец (А.М. Холманов с соавт., 2015; М.И. Селионова, 2015). Выявляются ассоциированные с такими показателями гены-кандидаты для их применения в селекции (D.W. Pethick с соавт., 2014). В представленном обзоре обобщены результаты работ по изучению биологической активности, генетической структуры и влиянию гена миостатина на показатели мясной продуктивности овец...
Бесплатно
Статья обзорная
Катехины, кофеин и L-теанин - основные вторичные метаболиты чайного растения Camellia sinensis (L.) Kuntze. Им отводится ключевая роль в формировании вкусовых качеств, пищевой и лекарственной ценности чая (W.J.M. Lorenzo с соавт., 2016; Z. Yan с соавт., 2020). Кроме того, они вовлечены в регуляцию жизнедеятельности растений, в частности в процессы адаптации к неблагоприятным условиям (Y.S. Wang с соавт., 2012; L.G. Xiong с соавт., 2013; G.J. Hong с соавт., 2014). Перечисленным определяется интерес к физиолого-биохимическим и молекулярным механизмам продукции катехинов, кофеина и L-теанина, селекции на повышение их содержания в растении (R. Fang с соавт., 2017; Kong W с соавт., 2022), а также к изучению их участия в ответе растений на стресс (P.O. Owuor с соавт., 2010). За последние 5 лет получено много новых знаний о генах биосинтеза катехинов, L-теанина и кофеина, однако в мировой литературе отсутствуют обзоры, которые обобщают эти данные и связывают их с новыми данными по регуляции стрессовых ответов у чая. Цель настоящего обзора - анализ и обобщение современных сведений о генетических механизмах биосинтеза катехинов, L-теанина, кофеина в тканях чайного растения, а также их связь с генами-регуляторами абиотических стрессовых ответов. Биосинтез катехинов осуществляется по фенилпропаноидному и флавоноидному путям (A. Laura с соавт., 2019; S. Alseekh с соавт., 2020) при участии генов халконсинтазы ( CHS ), антоцианидинсинтетазы ( ANS ), антоцианидинредуктазы ( ANR ) и лейкоантоцианидинредуктазы ( LAR ) (J. Bogs с соавт., 2005). В накоплении катехинов в чайном растении участвуют факторы регуляции транскрипции семейства MYB, которые регулируют экспрессию генов PAL , F3′H и FLS (C.-F. Li с соавт., 2015). Образование кофеина происходит в основном в листьях чая при модификации пурина (H. Ashihara, 2015) с участием генов IMPDH ( inosine monophosphate dehydrogenase ), SAMS ( S-adenosylmethionine synthetase ), MXMT ( 7-methylxanthine methyltransferase ) и TCS ( tea caffeine synthase ). Уже известны 132 транскрипционных фактора, относящихся к 30 семействам (в их числе кодируемые генами семейств bZIP , bHLH и MYB ), которые связаны с экспрессией генов биосинтеза кофеина (C.-F. Li с соавт., 2015). У C. sinensis образование L-теанина из глутамата с участием пирувата контролируется каскадом генов, основные из которых GS ( glutamine synthetase) , GOGAT ( glutamate synthase ), GDH ( glutamate dehydrogenase ), ALT ( alanine transaminase ), ADC ( arginine decarboxylase ) и TS ( theanine synthetase ) (C.Y. Shi с соавт., 2011; Y. Li с соавт., 2019). В регуляции этих процессов задействованы гены более 90 транскрипционных факторов - членов семейств AP2-EREBP , bHLH , C2H2 и WRKY , bZIP , C3H , MADS и REM (C.-F. Li с соавт., 2015). Обсуждается влияние стрессовых условий (засуха, холод, засоление, дефицита биогенных элементов) на образование и накопление биологически активных веществ. Недостаточно изученными остаются взаимосвязи между экспрессией генов метаболизма изучаемых соединений и транскрипционных факторов, а также изменения регуляторных сетей биосинтеза ценных метаболитов растений чая при различных экологических стрессах.
Бесплатно
Статья научная
Представлены результаты исследований инбредного и кроссбредного потомства само- и перекрестноопыляющихся овощных растений. Определяли частоту появления измененных форм у растений моркови, различающихся по окраске корнеплодов, и у образцов салата, имеющих разный тип растения. Приведены данные по характеру наследования различных признаков при появлении потенциальной изменчивости у разных сортов моркови и салата.
Бесплатно
Генетические особенности овец отечественных и зарубежных тонкорунных пород
Статья обзорная
Обсуждаются собственные данные, а также результаты отечественных и зарубежных авторов, полученные при исследовании аллелофонда тонкорунных пород овец. Приведена дифференциация пород по изученным системам крови. Показаны возможности использования трех типов генетических маркеров в разведении тонкорунных овец. Методы анализа по этим типам маркеров обеспечивают оценку уникальности наиболее многочисленной популяции из так называемых коммерческих пород в России и за рубежом.
Бесплатно
Статья обзорная
В современной биологической науке изучение и сохранение биоразнообразия рассматривается как одна из важных и актуальных задач (L.F. Groeneveld с соавт., 2010). В ХХ столетии во всем мире в животноводстве использовалось ограниченное число пород, что привело к существенному снижению численности локальных пород, которые до недавнего времени активно вовлекались в сельскохозяйственное производство (B. Rischkowsky с соавт., 2007). Настоящий обзор описывает современное состояние знаний о генофонде крупного рогатого скота (КРС), при этом особое внимание уделено российским генетическим ресурсам. Дано краткое описание эволюции методов, применяемых при изучении генетического разнообразия. Обобщены результаты исследований аллелофонда пород крупного рогатого скота на основе анализа полиморфизма митохондриальной ДНК и микросателлитов (M.-H. Li с соавт., 2009; J. Kantanen с соавт., 2009; P.V. Gorelov с соавт., 2011; T.Yu. Kiseleva с соавт., 2014; A.A. Traspov с соавт., 2011; R. Sharma 2015)...
Бесплатно
Статья обзорная
Поступления из Средиземноморского региона в коллекции генетических ресурсов зернобобовых ВИР составляют 12 % от ее объема. Пятая часть поступлений (1262) - образцы, собранные Н.И. Вавиловым в 1926-1927 годах в его экспедиции по этому богатейшему флористическому региону. Имеются также сборы П.М. Жуковского, В.Ф. Дорофеева, К.З. Будина и других коллекторов из ВИР. Многие образцы получены по выписке или в результате обмена с селекционными учреждениями стран Средиземноморского побережья и генбанками мира. В Средиземноморье - одной из «горячих точек» мирового биоразнообразия находится один из центров происхождения культурных растений, в том числе некоторых экономически значимых видов зернобобовых. Ценность гермоплазмы из этого региона определяется тем, что здесь произрастает множество эндемичных видов как культивируемых, так и диких родичей зернобобовых культур, введено в культуру множество видов зернобобовых (в том числе бобы, вигна, вика, люпин, нут, чечевица, чина), интродуцированы и стали неотъемлемой частью сельскохозяйственного производства фасоль и соя. В статье обсуждается ботаническое и генетическое разнообразие более 5,5 тыс. образцов средиземноморского происхождения, сохраняемых в коллекции ВИР, с историей их поступлений. Согласно открытой Н.И. Вавиловым закономерности в географическом распределении признаков гермоплазма из Средиземноморья фенотипически дифференцирована в зависимости от места происхождения. Образцы, возделываемые в странах западного и северного Средиземноморья, в течение многих веков подвергались тщательному отбору, культивировались на плодородных почвах, в условиях мягкого климата и в большинстве своем характеризуются мощным габитусом, крупными плодами и семенами. В засушливых условиях южной и восточной частей средиземноморского бассейна произрастают скороспелые растения, адаптированные к засухе и жаре (Н.И. Вавилов, 1962). Это открытие Н.И. Вавилова лежит в основе адресного (соответствующего эколого-географическим условиям) предоставления исходного материала из коллекции ВИР для региональных селекционных программ. В статье впервые приведены сведения об особенностях Средиземноморского генофонда каждой сохраняемой в коллекции зернобобовой культуры. Поступления дифференцированы в зависимости от значения представителей рода (вида) или культуры в сельскохозяйственном производстве Средиземноморского региона. В коллекции гороха, сои, фасоли поступали преимущественно сорта научной селекции. Пополнение коллекций люпина, вигны, нута, бобов, чины, вики осуществлялось в основном местными сортами. По отдельным родам (вика, чина, люпин) в коллекцию включены многочисленные виды дикорастущих родичей культур. По всем культурам приведены примеры источников аллелей генов ценных признаков для селекции, выявленные в результате многолетнего изучения коллекции ВИР. Представлены примеры использования Средиземноморского генофонда в создании отечественных и зарубежных сортов.
Бесплатно
Статья научная
Один из эффективных методов оценки инбредных линий озимой ржи - диаллельный анализ, позволяющий разложить генотипическую вариансу на общую (ОКС) и специфическую (СКС) комбинационную способности и количественно оценить вклад основных видов генных взаимодействий в экспрессию признаков. Целью настоящего исследований было изучение генетических особенностей инбредных линий посредством диаллельных скрещиваний. Испытывали 5 инбредных линий озимой ржи ( Secale cereale L.) и 10 межлинейных гибридов F 1, полученных по неполной диаллельной схеме (B. Griffing, 1956). Родительские линии и гибриды F 1 сравнивали в 2011-2012 годах в полевом опыте по схеме латинского прямоугольника (6*3*3) на делянках 8,8 м 2 в 3 повторениях при норме высева 500 зерен на 1 м 2. Сравнительную оценку генных эффектов проводили по 17 признакам. Определяли генетические параметры D, H 1, H 2, √H 1/D, Н 2/4Н 1 и h 2 по B.I. Hayman (1954), а также вклад эффектов ОКС и СКС в генотипическую вариансу. Показано, что по соотношению эффектов ОКС:СКС изучаемые признаки разделяются на две группы. Первую группу составили 5 признаков с низкой (h 2 = 0,10-0,22) наследуемостью (урожайность, число продуктивных стеблей на 1 м 2, число зерен в колосе, высота растений и содержание крахмала). Вклад эффектов ОКС в этой группе был относительно низким и варьировал от 7,0 до 36,4 %, а экспрессия признаков сильно зависела от эффектов доминирования и эпистаза. Вторую группу составили 12 признаков с относительно высокой наследуемостью (h 2 = 0,28-0,62), у которых аддитивная дисперсии превышала компоненту доминирования и варьировала от 50,3 до 82,0 %. Таковыми оказались зимостойкость, масса 1000 зерен, натура зерна, число падения, высота амилограммы, вязкость водного экстракта, температура клейстеризации крахмала, формоустойчивость подового хлеба, объем формового хлеба, содержание белка в зерне, поражение снежной плесенью и бурой ржавчиной. Шесть признаков из этой группы выделялись сильным взаимодействием генотип-среда. Сделано заключение, что селекционное улучшение инбредных линий по этим признакам целесообразно проводить по принципу кумулятивного накопления ценных генов с помощью рекуррентного отбора.
Бесплатно
Статья научная
Вирусная диарея (болезнь слизистых оболочек) крупного рогатого скота (ВД-БС КРС) распространена на территории Российской Федерации и наносит значительный экономический ущерб молочному скотоводству (особенно интенсивному), инфицированность в разных регионах достигает от 65 до 100 %. Заболевание вызывают два вида вируса - BVDV-1 и BVDV-2 (Bovine viral diarrhea virus), причем второй считается более вирулентным. Существенную роль в поддержании стационарного неблагополучия хозяйств играют персистентно инфицированные (ПИ) животные, которые становятся постоянным эндогенным источником возбудителя в стаде. Кратковременными источниками возбудителя могут быть транзитно инфицированные (ТИ) животные, у которых болезнь протекает в острой форме. На основании мониторинга генетической структуры вирусов, циркулирующих в локальных популяциях скота, можно получить необходимые сведения об эволюции, географии и путях распространения патогена. Но объем таких работ в России недостаточен. Мы впервые провели филогенетический анализ двух типов вируса вирусной диареи, выделенных от животных иностранного и отечественного происхождения с различными клиническими проявлениями болезни, и установили преобладание BVDV-1b у ПИ и ТИ животных, а также циркуляцию BVDV-2b и BVDV-2c на молочных комплексах Сибири (BVDV-2b и BVDV-2c у животных иностранного и отечественного происхождения выявлены в России впервые)...
Бесплатно
Генетическое картирование симбиотических генов у гороха посевного (Pisum sativum L.)
Статья обзорная
Статья обобщает современные данные по методам, результатам и проблемам генетического картирования генов гороха посевного ( Pisum sativum L.), участвующих в развитии и регуляции арбускулярно-микоризного и бобово-ризобиального симбиозов. С помощью мутационного анализа у модельных и сельскохозяйственно ценных бобовых выявлено множество регуляторных симбиотических генов ( Sym -генов), в частности у гороха - более 40 Sym -генов. Некоторые из них клонированы и секвенированы, для различных видов бобовых показано структурное и функциональное сходство ортологичных Sym -генов. Их функции разнообразны и включают контроль рецепции сигнальных молекул микросимбионта, активации сигнального каскада, общего для бобово-ризобиального и арбускулярно-микоризного симбиозов, и последующих транскрипционных изменений в коре корня. Для идентификации последовательностей генов гороха, затронутых мутациями, применяют подход, основанный на сравнительном генетическом картировании и поиске генов-кандидатов в геноме близкородственного бобового растения люцерны слабоусеченной ( Medicago truncatula Gaertn.). На сайте http://www.phytozome.net (D.M. Goodstein с соавт., 2012) представлено текущее состояние работы по секвенированию генома люцерны в формате современного геномного браузера, что облегчает поиск гомологичных генов и анализ последовательностей генов-кандидатов. Высокое сходство геномов гороха и люцерны позволяет создавать геноспецифичные молекулярные маркеры на основе последовательностей генов люцерны, сопоставлять полученные генетические карты гороха с геномом люцерны и (в случае нахождения мутаций со сходным фенотипическим проявлением) клонировать гены гороха. На настоящий момент большинство известных Sym -генов гороха картированы в геноме, что позволило идентифицировать у гороха последовательности 14 симбиотических генов. В частности, авторам настоящего обзора удалось секвенировать гены гороха Sym35 (гомолог NIN лядвенца японского Lotus japonicus (Regel.) K. Larsen) (A.Y. Borisov с соавт., 2003), Sym37 (гомолог NFR1 лядвенца) (V.A. Zhukov с соавт., 2008), Sym33 (гомолог IPD3 люцерны слабоусеченной) (E. Ovchinnikova с соавт., 2011), Cochleata (гомолог NOOT люцерны слабоусеченной) (J.M. Couzigou с соавт., 2012). В последние годы, с развитием современных технологий секвенирования следующего поколения (Next Generation Sequencing - NGS) и массового генотипирования, прослеживается лавинообразное накопление данных по картированию геноспецифичных маркеров у гороха. Насыщение генетической карты маркерами, несомненно, упростит работу по картированию симбиотических генов и выявлению их последовательностей, что поможет расширить понимание того, как функционирует система генов гороха, контролирующих взаимодействие с полезными почвенными микроорганизмами.
Бесплатно
Генетическое разнообразие Bos grunniens, разводимого в Тянь-Шане Кыргызской Республики
Статья научная
Массивы высокогорных пастбищ, занимающие 90 % территории Кыргызской Республики, благоприятствуют развитию яководства, поскольку яки ( Bos grunniens ) - это исключительно пастбищные животные, приспособленные к обитанию в условиях высокогорного сурового климата. В мире считаные страны занимаются яководством. В Кыргызской Республике яки разводятся с глубокой древности, при этом расселение яка в горах Тянь-Шаня шло с юга на север. В процессе эволюции в горах Тянь-Шаня и Памиро-Алая сформировался определенный тип высокогорного яка, у которого выделено 8 типов мастей, от черной и бурой до пестрой и светло-бурой. В этой связи возникла необходимость выяснения генетической структуры у имеющегося поголовья яков для составления предварительной генетической референсной группы уникальных животных. В настоящей работе с помощью микросателлитных маркеров ДНК впервые определен молекулярно-генетический статус яков, разводимых в высокогорном регионе Тянь-Шаня Кыргызской Республики. Выявлены специфические характеристики, которые отличают кыргызскую популяцию яков от других географических групп этих животных, что вносит существенный вклад в понимание ее генетических особенностей. Полученные данные также дают возможность оценить генетическое разнообразие и риски инбридинга в популяциях яков Тянь-Шаня, что имеет большое значение для разработки стратегий сохранения и рационального использования этих животных. Цель нашего исследования - оценка генетического разнообразия популяции домашнего яка, разводимого в высокогорном регионе Тянь-Шаня Кыргызской Республики с использованием микросателлитных маркеров ДНК. Работа проводилась в 2021-2023 годах на базе НИИ молекулярной биологии и медицины (г. Бишкек, Кыргызская Республика) и в Институте генетики и цитологии (г. Минск, Республика Беларусь). Материалом для исследования служили образцы крови, взятые у взрослого поголовья 55 домашних яков, разводимых в высокогорном регионе Калмак-Ашуу (Кочкорский р-н, Нарынская обл., Кыргызская Республика). Образцы были генотипированы по 15 микросателлитным локусам: ETH3, INRA023, TGLA227, TGLA126, TGLA122, SPS115, ETH225, TGLA53, BM2113, BM1824, ETH10, BM1818, CSSM66, ILSTS006 и CSRM60. ПЦР проводили с использованием Multiplex PCR Master («Jena Bioscience GmbH», Германия) в мультилокусном формате согласно рекомендациям производителя. Далее продукты амплификации объединяли и подвергали фрагментному анализу. Анализ результатов ПЦР осуществляли методом капиллярного электрофореза с помощью автоматического генетического анализатора с лазериндуцированной флуоресцентной детекцией Applied Biosystems 3500 («Thermo Fisher», США). Контролем служили образцы, валидированные с использованием набора COrDIS Cattle (ООО «ГОРДИЗ», РФ). Анализ популяционно-генетических параметров, а также степень дифференциации на основании матрицы генетических дистанций проводили с использованием программного обеспечения GenAlEx 6.503 с последующей визуализацией дендрограмм по алгоритму Neighbor joining в программе Past v.4.03. Генетическую структуру исследуемой выборки яков оценивали посредством кластеризации в программе STRUCTURE 2.3.4. Оптимальное число кластеров (ΔK) определяли с использованием веб-приложения POPHELPER v1.0.10. В 15 аутосомных STR-локусах исследованной выборки было выявлено 89 аллелей, из них 32 - редкие (с частотой встречаемости менее 5,0 %). По результатам оценки генетико-популяционных параметров Na (5,933±0,316), Ne (3,015±0,235), Ho (0,617±0,049), PIC (0,581±0,130) сделано заключение о высоком уровне генетического разнообразия исследуемой выборки яков. Для формирования референсной группы яков, характеризующих их генетическое разнообразие в регионе, создана электронная база генотипов особей. Селекционные схемы при разведении домашнего яка в высокогорном регионе Тянь-Шаня сбалансированы и способствуют сохранению генетического разнообразия. Сравнительный анализ результатов представленного молекулярно-генетического исследования с результатами других аналогичных работ позволяет сделать заключение о значительном генетическом разнообразии домашних яков ( Bos grunniens ), разводимых в Тянь-Шане Кыргызской Республики.
Бесплатно
Статья научная
Бобовые растения обладают значительным потенциалом для интродукции в арктических регионах России. Одно из ключевых свойств бобовых растений - способность формировать азотфиксирующий симбиоз с клубеньковыми бактериями (ризобиями). Однако изучению биоразнообразия и симбиотической эффективности арктических ризобий на территории России уделяется недостаточно внимания. В настоящей работе впервые описаны 13 штаммов порядка Hyphomicrobiales (ранее Rhizobiales ), изолированных из клубеньков Oxytropis taimyrensis , Astragalus frigidus и A. tugarinovii , произрастающих в Арктической Якутии. Изучена способность девяти ризобиальных штаммов Rhizobium sp. 7/1-1, 19-1/1, 20-1/1 и 33-1/1, R. giardinii 20/1-1, M. norvegicum 20/1-4 и Mesorhizobium sp. 9-4/1, 25-2/1 и 32-2/1 нодулировать дикорастущие арктические бобовые Oxytropis adamsiana и Astragalus frigidus и кормовые бобовые Trifolium repens и Medicago sativa в условиях микровегетационного опыта. Целью работы было выделение и изучение генетического разнообразия штаммов порядка Hyphomicrobiales , изолированных из клубеньков дикорастущих бобовых Oxytropis taimyrensis (Jurtz.) A. et D. Love, Astragalus frigidus (L.) A.Gray и Astragalus tugarinovii Basil., собранных в Арктической зоне Якутии, а также выявление способности ризобиальных штаммов формировать азотфиксирующие клубеньки на корнях кормовых и дикорастущих бобовых растений Trifolium repens L., Medicago sativa L., Oxytropis adamsiana (Trautv.) Jurtzev и Astragalus frigidus (L.) A.Gray в условиях микровегетационного эксперимента по кросс-нодуляции. Корневые клубеньки дикорастущих популяций O. taimyrensis , A. frigidus , A. tugarinovii были собраны в 2021 году в окрестностях оз. Севастьян-Кюеле и на о. Тит-Ары в ходе российско-немецкой экспедиции в дельту реки Лены. Штаммы микроорганизмов выделяли по стандартной методике с использованием маннито-дрожжевой питательной среды YMA. Геномную ДНК из чистых культур выделяли с помощью наборов DNeasy Blood&Tissue kit («QIAGEN N.V.», Германия) и Monarch® («New England Biolabs», США). Первичная идентификация штаммов была проведена методом ПЦР с последующим секвенированием последовательностей фрагмента маркерного гена 16S рРНК (900-1400 п.н.) ( rrs ). Способность девяти арктических штаммов из рода Rhizobium и Mesorhizobium формировать азотфиксирующие клубеньки на корнях Trifolium repens L., Medicago sativa L., O. adamsiana и A. frigidus изучена в условиях стерильного микровегетационного опыта. Изучаемые штаммы были выделены в настоящей работе и ранее из клубеньков арктических бобовых Lathyrus palustris L., Vicia cracca L. и Hedysarum arcticum B. Fedtsch, произрастающих в дельте р. Лена . Растения культивировали в стерильных стеклянных сосудах объемом 50 мл, содержащих 3 г вермикулита и 6 мл среды Красильникова-Кореняко. Проростки были инокулированы суспензиями индивидуальных штаммов в количестве 106 клеток/сосуд. В качестве положительного контроля использовали коммерческие штаммы Rhizobium leguminosarum RCAM1365 и Sinorhizobium meliloti RCAM1750 из Сетевой биоресурсной коллекции в области генетических технологий для сельского хозяйства (ФГБНУ ВНИИСХМ, г. Санкт-Петербург). Неинокулированные растения служили отрицательным контролем. По окончании культивирования проводили подсчет клубеньков и определяли сырую биомассу растений. Азотфиксирующую активность определяли ацетиленовым методом с помощью газового хроматографа GC-2014 («Shimadzu», Япония). Полученные изоляты были отнесены к родам Rhizobium (сем. Rhizobiaceae ), Mesorhizobium (сем. Phyllobacteriaceae ), Bosea (сем. Boseaceae ) и Tardiphaga (сем. Bradyrhizobiaceae ). Штаммы Rhizobium sp. 7/1-1, Tardiphaga robiniae 7/2-2 и 7/4-2 были выделены из A. tugarinovii , штаммы Mesorhizobium sp. 25-2/1, 25А/5-1, Bosea sp. 25А/1-3, B. lathyri 25А/2-1, B. psychrotolerans 25А/2-2 и 25А/4-1 - из A. frigidus , тогда как штаммы Mesorhizobium sp. 9-4/1, T. robiniae 9/1-5, 9/3-1 и 9/5-1 - из клубеньков O. taimyrensis. В условиях стерильного микровегетационного опыта штамм R. giardinii 20/1-1 не формировал клубеньки ни в одном из вариантов инокуляции, в то время как остальные восемь штаммов были способны образовывать как неэффективные, так и азотфиксирующие клубеньки в зависимости от варианта инокуляции бобовых растений. В отношении местных арктических видов O. adamsiana и A. frigidus более активными оказались штаммы, выделенные из местных видов бобовых ( O. taimyrensis , A. frigidus , H. arcticum ), в то время как культурные растения M. sativa и T. repens оказались отзывчивее на инокуляцию штаммами, выделенными из заносных растений L. palustris и V. cracca .
Бесплатно
Генетическое разнообразие и структура популяции вируса оспы (шарки) сливы в России
Статья обзорная
Вирус оспы сливы ( Plum pox virus, PPV) вызывает у косточковых культур заболевание, называемое шаркой, которое приводит к значительным потерям урожая персика, абрикоса, сливы и других экономически значимых культур из-за преждевременного опадания плодов, ухудшения их качества и непригодности к переработке. На восприимчивых сортах инфекция может заметно угнетать годовой прирост. Многие зараженные сорта исчезают из обращения, несмотря на высокие агрономические и потребительские качества (V. Usenik с соавт., 2015; T.M. Milosevic с соавт., 2010). От растения к растению вирус может передаваться механически, при вегетативном размножении и различными видами тли. Передача вируса семенами не установлена. На дальние расстояния PPV распространяется главным образом с зараженными растениями. Заболевание известно во всем мире, за исключением Австралии, Новой Зеландии, Южной Африки и Калифорнии (J.A. Garcia с соавт., 2014). В России PPV включен в список ограниченно распространенных карантинных объектов. Применение иммуноферментного анализа и полимеразной цепной реакции с обратной транскрипцией для диагностики и идентификации PPV при систематическом мониторинге насаждений косточковых культур позволило выявить многочисленные очаги инфекции в Европейской России. Вирус находили в коллекциях, сортоиспытательных участках, промышленных питомниках, плодоносящих и заброшенных садах, декоративных насаждениях, на дикорастущих деревьях в городской и сельской местности, на дачных и приусадебных участках на различных видах естественно зараженных культур: сливе ( Prunus domestica ), персике ( P. persica ), нектарине ( P. persica var. nectarina ), алыче ( P. cerasifera ), терне ( P. spinosa ), вишне ( P. cerasus ), черешне ( P. avium ), абрикосе ( P. armeniaca ), войлочной вишне ( P. tomentosa ) и сливе канадской ( P. nigra ). Вирус обнаружен в Ленинградской, Новгородской, Тверской, Московской, Тульской, Воронежской, Тамбовской, Липецкой, Белгородской, Ростовской, Самарской, Саратовской, Волгоградской, Астраханской областях, Краснодарском и Ставропольском краях, в Карачаево-Черкесской Республике, Республике Дагестан, Республике Крым. Из девяти известных штаммов PPV шесть (D, M, Rec, W, C, CR) выявлены в Европейской России. Большая часть изолятов принадлежит к штаммам D (38 %), W (25 %) и CR (23 %), а также к М (7 %) и С (7 %). Два изолята штамма Rec обнаружены на алыче в Крыму и на сливе в Ставропольском крае. Характерная особенность популяции PPV в России и, возможно, в европейской части бывшего СССР вообще - самое высокое в мире генетическое разнообразие, обусловленное широким распространением штаммов W, C и СR, очень редких или вовсе не обнаруженных в других регионах мира. Значение штамма СR состоит также в том, что ранее единственным штаммом, который может системно заражать вишню ( P. cerasus ), считали штамм C. Сравнительный анализ двух изолятов PPV, адаптированных к вишне (С и CR), возможно, позволит выявить детерминанты, определяющие круг хозяев. Филогенетический анализ геномов показывает, что штаммы W, C и СR имели общего предка, группируются в отдельный суперкластер, и, по-видимому, эта эволюционная ветвь получила развитие в основном на территории современной России. Широкое распространение PPV может представлять потенциальную угрозу для перспективного сортимента косточковых культур и дальнейшей селекционной и биотехнологической работы в этом направлении
Бесплатно
Статья научная
Клубеньковые бактерии (ризобии) - грамотрицательные почвенные микроорганизмы, вступающие во внутриклеточный симбиоз с бобовыми растениями и обеспечивающие фиксацию атмосферного азота. Для понимания эволюции специфических растительно-микробных взаимодействий особое значение имеют симбиотические системы с участием эндемичных или реликтовых видов. Цель нашей работы состояла в создании представительной коллекции штаммов-микросимбионтов эндемичных бобовых растений Байкальского региона, а также в оценке их биоразнообразия. Мы изучили таксономическое положение 69 штаммов, выделенных из корневых клубеньков чины низкой ( Lathyrus humilis ), горошка байкальского ( Vicia baicalensis ), астрагала монгольского ( Astragalus mongholicus ) и остролодочника лесного ( Oxytropis sylvatica ). Для первичной оценки внутривидового разнообразия штаммов проводили RFLP-анализ последовательности между генами 16S- и 23S-рРНК (ITS-региона). По его результатам исследуемые изоляты были разделены на 33 группы с идентичным набором фрагментов ДНК. Видовую принадлежность штаммов определяли методом секвенирования гена 16S-рРНК ( rrs ). Анализ его последовательности показал, что 23 штамма принадлежали к родам Rhizobium и Mesorhizobium и формировали 3 статистически достоверно различающихся кластера с уровнем поддержки более 95 %. Для уточнения таксономического положения клубеньковых бактерий рода Bosea использовали метод секвенирования более вариабельного ITS-региона. Филогенетический анализ показал значительное генетическое разнообразие микросимбионтов изученных растений. Ризобиальные изоляты принадлежали к 5 родам: Rhizobium (сем. Rhizobiaceae ), Mesorhizobium и Phyllobacterium (сем. Phyllobacteriaceae ), Bosea и Tardiphaga (сем. Bradyrhizobiaceae ). Кроме этого, были получены изоляты, не относящиеся к клубеньковым бактериям и принадлежащие родам Herbiconiux, Leifsonia, Burkholderia и Stenotrophomonas. Известно, что некоторые виды этих родов могут присутствовать в клубеньках бобовых растений, а также быть обитателями ризосферы и филосферы различных представителей флоры. Присутствие нетипичных ризобиальных микросимбионтов в клубеньках изученных растений может свидетельствовать об активно происходящих процессах формирования взаимоотношений между партнерами в бобово-ризобиальных системах Байкальского региона.
Бесплатно
Генетическое разнообразие сортов косточковых культур (род Prunus L.), устойчивых к коккомикозу
Статья обзорная
Ассортимент устойчивых к коккомикозу сортов и гибридов косточковых культур (род Prunus L.) достаточно широк. В России это гибриды вишни ВП-1, Рубин, Возрождение № 1, Олимп, (А.Ф. Колесникова с соавт., 1998), Пушкинская, Акварель, Фея, Практичная, Зеленоглазка (Р.А. Чмир, 2003), сорта вишни Ливенская, Мценская, Новелла, черешня Поэзия, клоновые подвои В-2-180, В-2-230 (А.А. Гуляева с соавт., 2007), Русинка, Бусинка, Юбилейная 3, Память Сахарова (О.Н. Карташова, 2009), АИ, 3-115, 10-15 (А. Кузнецова с соавт., 2010), образцы вишни Hindenburg, Обновленная, Ночка 2, Ранняя 2, черешни - Мускатная Красная, Ройяль 23/16, Сладкая Сентябрьская, Цешенская Октябрьская (М.С. Ленивцева с соавт., 2010). На Украине выращивают устойчивые сорта Аншлаг, Ласуня, Любимица Туровцева (M.I. Туровцев с соавт., 2011), в Белоруссии - сорт вишни Живица (Э.П. Сюбарова с соавт., 2002), в Литве - сорта Big Starking, Griot Ukrainskij, Maraska, Samsonovka (D. Gelvonauskiene с соавт., 2004). В Польше выделены устойчивые сорта Melitopolska, Fortuna, Minister Podbielski, Zagoriewskaja (G. Hodun с соавт., 2000; Z.S. Grzyb с соавт., 2004); в Республике Молдова - сорта черешни Карешова, Каштанка, Винка выделены (Е. Чебан, 2005); в Германии - клоны 5,55 и 13,122 (B. Wolfram, 2000), а также сорта Алмаз (выведен в России), Köröser Gierstädt, Coralin и виды P. maackii, P. canescens (M. Schuster, 2004, 2008; M. Schuster с соавт., 2004, 2013, 2014); в Италии - сорта черешни Celeste и Giorgia (G. Romanazzi, 2005); в Венгрии - Linda, 11/106, Piramis, Csengödi (Z. Rozsnyay с соавт., 2005; J. Apostol, 2008); в США - Алмаз, Gisela 6, P. canescens (P.S. Wharton с соавт., 2003; P.S. Wharton с соавт., 2005). В представленном обзоре обсуждаются возможности пополнения запаса эффективных генов устойчивости за счет изучения мировой коллекции, интрогрессии, исследования генетического контроля устойчивости косточковых культур к коккомикозу. Показано, что устойчивость к возбудителю коккомикоза у образцов рода Prunus L. обычно доминирует и контролируется моно-, олиго- и полигенно. Проявление признака зависит от использования устойчивых образцов в качестве материнских или отцовских форм (А.Ф. Колесникова, 1982; Н.И. Туровцев с соавт., 1983; М.В. Каньшина, 2007; J. Apostol, 2000, 2008). Устойчивость наиболее популярного донора - вишни Маака экспрессируется во втором и третьем поколениях гибридов (И.Э. Федотова с соавт., 2001). Показано доминирование устойчивости у P. serrulata и P. maximowiczii (М.С. Чеботарева, 1993). Гибридные формы 85017, 82990, 83187, 85023, полученные с участием видов вишни курильской, сахалинской, Максимовича и P. serrulata, рекомендуются в качестве доноров устойчивости к коккомикозу (Н.Г. Горбачева, 2011). Отмечено существенное снижение устойчивости у межвидового гибрида Алмаз, который широко используется в селекции на иммунитет. Необходимо расширять генетическое разнообразие возделываемых сортов, используя в селекции не только производные вишни Маака, но и другие устойчивые к коккомикозу виды косточковых культур: P. kurilensis Miyabe, P. sargentii Rehd., (M. Schuster, 2004), P. incisa Thunb., P. pseudocerasus, P. subhirtella Mig. (M. Schus-ter, 2004; M. Schuster с соавт., 2004), Р. concinna Koehne, P. conradinae (Koehne) Yu. et Li (М.С. Чеботарева, 1986), P. canescens Bois. (М.С. Чеботарева, 1986; M. Schuster с соавт., 2013, 2014; T. Stegmeir с соавт., 2014), P. padus L., P. serotina Ehrh., P. asiatica Kom., P. incana Stev. (М.С. Чеботарева, 1986), P. glandulosa Thunb. (М.И. Вышинская, 1984; М.С. Чеботарева, 1986), а также вести селекцию с учетом изменчивости популяций патогена.
Бесплатно
Генные и геномные подписи доместикации
Статья обзорная
Доместикация рассматривается как модель микроэволюции, обсуждаются проблемы и признаки доместикации у видов животных, отличающие их от близкородственных диких видов. Описываются разные уровни (геномный, генный, белковый, метаболомный, ключевые гены формирования хозяйственно ценных признаков), на которых проявляется влияние доместикация. Отмечается, что основное отличие доместицированных видов от близкородственных диких заключается в относительно повышенной изменчивости на фенотипическом (большое количество и разнообразие пород, широкие ареалы), популяционно-генетическом уровне и в функциональных группах генов. Накопленные данные позволяют предположить наличие «субгенома», повышенная изменчивость которого служит источником генетической гетерогенности доместицированных животных, необходимой для эффективного отбора по хозяйственно ценным признакам и адаптивному потенциалу. Анализ различий по SNP и CNV маркерам свидетельствует о том, что в геномных областях, где расположены маркеры, дифференцирующие эти виды, преимущественно локализованы гены, продукты которых связаны с развитием нервной и иммунной систем, а также с характеристиками продуктивности сельскохозяйственных животных...
Бесплатно
