Статьи журнала - Сельскохозяйственная биология
Все статьи: 1807
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
Статья научная
Локальные породы уступают по продуктивности специализированным коммерческим породам скота, однако обладают хорошими адаптационными качествами. Степная зона России занимает обширные пространства, характеризуясь резко-континентальным климатом. Разведение высокопродуктивных коммерческих пород в условиях степной зоны требует значительных затрат, в то время как локальные породы менее требовательны к условиям содержания и кормления. Полногеномное генотипирование с применением SNP-маркеров помогает детально охарактеризовать генетическое разнообразие и структуру аллелофонда пород. Учитывая особенности таких пород, важно комплексно подходить к разработке программ сохранения их генетических ресурсов, включая использование молекулярно-генетического мониторинга для оценки структуры популяций и контроля инбридинга. В настоящей работе впервые приведены результаты анализа аллелофондов степных пород крупного рогатого скота разного происхождения (группы турано-монгольского, серого и красного скота) в сравнительном аспекте с улучшающими и предковыми породами. Описаны аллельные профили степных пород скота, а также профили улучшающих и предковых пород для исследуемых популяций, выявлены аллели, общие для степных пород скота. Целью исследований было изучение генетического разнообразия, филогенетических взаимосвязей и изменений аллелофонда локальных степных пород крупного рогатого скота с использованием микросателлитных маркеров. Объектом исследования были образцы биоматериала от животных трех пород крупного рогатого различного происхождения, традиционно разводимых в степной зоне: красная степная (REDSTEP, n = 161), калмыцкая (KALM, n = 38), серая украинская (GUKR, n = 150). Образцы от серой украинской породы были разделены на три субпопуляции в соответствии с происхождением, а именно архивные образцы от животных, разводимых в 2008 году в монастырском подсобном хозяйстве в Киевской области (GUKR, n = 42); образцы от животных, содержащихся в 2009-2010 годах в Новосибирской области (GUKR_SYB, n = 45); образцы от животных, содержащихся в 2023 году в Алтайском крае (GUKR_ALT, n = 63). В качестве групп сравнения в анализ были включены образцы от трех трансграничных пород, используемых для улучшения локального скота: голштинской (HOL, n = 34), симментальской (SIM, n = 32), герефордской (HRFD, n = 26). Также использовали образцы двух групп локального скота, разводимого в условиях степи на протяжении многих веков, — киргизского (KRGZ, n = 20) и монгольского (MNGL, n = 76). Породы генотипировали по 11 микросателлитным локусам: TGLA227, BM2113, TGLA53, ETH10, SPS115, TGLA122, INRA23, TGLA126, BM1818, ETH225, BM1824. Для оценки генетического разнообразия в каждой породе были рассчитаны наблюдаемая (HO) и несмещенная ожидаемая гетерозиготность (UHE), коэффициент инбридинга (UFIS), основанный на несмещенной ожидаемой гетерозиготности, и аллельное разнообразие, скорректированное на размер выборки (AR). Степень генетической дифференциации оценивали на основании попарных значений генетических дистанций Jost’s D. Матрицы попарных значений UFST и генетических дистанций Jost’s D использовали для построения дендрограмм по алгоритму «сеть соседей» в программе SplitsTree 4.14.5 software. Анализ структуры популяций проводили в программе Structure 2.3.4 с визуализацией результатов в программной среде R с использованием пакета BITE. Программа CLUMPAK использовалась для определения наиболее вероятного числа кластеров в исследованной выборке на основании значений DeltaK. Кроме того, при определении структуры популяции дополнительно учитывали полученные в CLUMPAK средние оценки сходства нескольких независимых запусков при одном значении K. На основании анализа РСА была выявлена дифференциация красной степной, голштинской и одной из популяций серой украинской породы от остальных групп. Анализ генетических дистанций ' выявил минимальные расстояния внутри группы турано-монгольского скота (Jost’s D = 0,042). Показана близость между традиционно разводимым в степи скотом и серой украинской (Jost’s D = 0,088), а также красной степной (Jost’s D = 0,124) породами. По результатам анализа генетического разнообразия установлены минимальные значения наблюдаемой гетерозиготности HO и аллельного разнообразия AR в серой украинской породе (HO = 0,593-0,736 и AR = 4,211-6,250), в то время как в группе турано-монгольского скота они оказались несколько выше (HO = 0,715-0,841 и AR = 7,436-8,000). Сопоставление аллельных профилей популяций выявило аллели (81 в локусе TGLA227, 115 в TGLA126), общие для всех степных пород скота. Также обнаружено совпадение аллельных профилей для пар пород: 5 из 11 локусов — для KALM и REDSTEP, 7 из 11 локусов — для KALM и GUKR, 9 из 11 — для REDSTEP и GUKR. Анализ структуры популяций выявил генетические компоненты, характерные для каждой из исследованных пород, а также предковые компоненты. Исследованные породы степного скота являются носителями уникальных форм изменчивости.
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
Статья научная
Зааненская порода коз ценится за высокую молочную продуктивность и хорошие адаптационные качества, которые способствовали ее широкому распространению в мире за пределами Швейцарии. В России зааненская порода официально рекомендована к разведению и имеет племенной статус. Разведение в локальных условиях окружающей среды, а также региональные особенности используемых селекционных стратегий могут приводить к существенному изменению аллелофонда пород, в связи с чем актуально проведение геномных исследований национальных популяций мировых пород с целью установления их современного генетического статуса. В настоящей работе впервые представлены данные полногеномного анализа российской популяции коз зааненской породы, для которой была проведена сравнительная оценка с оригинальным (Швейцария) и мировым генофондом зааненской породы, представленным четырьмя странами. Нашей целью было рассмотрение генетического разнообразия и установление структуры российской популяции зааненской породы в аспекте генофонда коз этой породы из пяти различных стран (Швейцария, Франция, Италия, Аргентина и Танзания), полногеномные SNP-профили которых были получены из базы данных проекта AdaptMap. Исследования проводили на козах ( Capra hircus ) зааненской породы ( n = 21, RUS), разводимых в одном из племенных репродукторов на территории Российской Федерации, в 2019-2020 годах. ДНК выделяли из отобранных фрагментов ушной раковины с помощью наборов ДНК-Экстран-2 (ЗАО «Синтол», Россия). Генотипирование осуществляли с использованием ДНК-чипа GoatSNP50 BeadChip («Illumina, Inc.», США), содержащего 53347 SNPs и обеспечивающего покрытие среднего интервала между SNP в размере 40 кб. Для оценки генетического разнообразия и сравнительного анализа российской популяции коз с генофондом коз этой породы из пяти различных стран использовали SNP-профили зааненских коз, разводимых в Швейцарии (SWI, n = 38), Италии (ITA, n = 22), Франции (FRA, n = 55), Аргентине (ARG, n = 11) и Танзании (TNZ, n = 8), которые были получены из публично доступного хранилища цифровых данных Dryad и сгенерированы в рамках проекта AdaptMap. В качестве образца оригинального генофонда была выбрана швейцарская популяция зааненской породы. Биоинформационную обработку и визуализацию данных полногеномного генотипирования проводили в программах PLINK 1.90, Admixture 1.3, SplitsTree 4.14.5, в пакетах R «diveRsity» и «pophelper». Наблюдаемая гетерозиготность варьировала от 0,381 у SWI до 0,423 у FRA и была высокой у RUS (Ho = 0,418). В популяциях SWI, ITA, FRA значения коэффициента инбридинга оказались близки к нулю; у RUS, ARG и TNZ был отмечен дефицит гетерозигот - соответственно 1,5; 8,9 и 6,0 %. Аллельное разнообразие было максимальным у ARG, RUS и FRA (Ar ³ 1,979) и минимальным - у SWI (Ar = 1,934). Анализ главных компонент и структура филогенетического дерева показали четкую дифференциацию между национальными и оригинальной популяциями зааненской породы. Анализ популяционной структуры подтвердил сохранение генетической составляющей кластера SWI у коз группы RUS. У RUS наблюдались наименьшие генетические дистанции с FRA (FST = 0,02; RST = 0,189) и ITA (FST = 0,023; RST = 0,215); наибольшая дифференциация RUS была выявлена с TNZ (FST = 0,054; RST = 0,311) и SWI (FST = 0,06; RST = 0,276). Таким образом, различные стратегии селекции привели к генетическим различиям между национальными популяциями коз зааненской породы, при этом российская популяция коз сохраняет в себе геномные компоненты исходного генофонда.
Бесплатно
Геномная оценка признаков воспроизводства свиней (Sus scrofa) крупной белой породы
Статья научная
Размер помета - один из важнейших экономических признаков для свиноводства, поскольку он напрямую связан с эффективностью производства товарного и племенного поголовья. Важной характеристикой размера помета у свиней считается число отнятых поросят (ЧОП). Учет этого признака демонстрирует, в частности, сохранность молодняка от рождения до отъема и последующей постановки на выращивание. Существуют также признаки, характеризующие негативные аспекты воспроизводства: поросята, рожденные мертвыми (мертворожденные поросята, МР) и поросята, мумифицированные в период эмбрионального развития (мумифицированный плод, ММ). Впервые в России мы представили данные о генетической обусловленности количественных признаков воспроизводства свиней породы крупная белая. В условиях смоделированного отбора показано, что ранжирование согласно комплексной оценке племенной ценности особей дает иной результат, чем выявление животных, лучших по значениям признаков, с определением их вклада в потенциальный доход. Цель работы заключалась в селекционно-генетическом анализе характеристик воспроизводства у свиней крупной белой породы на основании геномных оценок племенной ценности и полногеномного анализа ассоциаций, а также прогноза потенциального дохода от использования оцениваемых особей в селекции. Объектом исследования были 709 свиней ( Sus scrofa ) крупной белой породы (126 свиноматок и 583 хряков) с записями о признаках ЧОП, МР и ММ. Источниками информации были записи первичного зоотехнического учета, включавшего наблюдаемые (фенотипические) значения признака и сведения о происхождении, а также результаты SNP-генотипирования образцов ткани животных. По каждому показателю были предложены модели для расчета геномных оценок племенной ценности (GEBV), которые показали, что наибольшую степень изменчивости демонстрировал признак ММ (R2 = 0,770), наименьшую - ЧОП (R2 = 0,479). Затем в соответствии с направлением селекции животных с контрастными консолидированными значениями показателей ранжировали от лучших к худшим. У отобранных лучших особей выполнили полногеномное исследование ассоциаций с SNP (однонуклеотидныt полиморфизмs) (GWAS). В общей сложности выявлено 702 SNP-маркера, взаимосвязанных с изучаемыми признаками. Интерес представляла аннотация общих для ряда признаков маркеров, по итогам которой идентифицировано 27 генов. Из них 10 ( PSMB1, CLDN3 , CLDN4 , FAM120B, ТCTE3 , WDR27 , MLXIPL , ELN , PARP14 , DTX3L ) рассматривались как перспективные (они имели взаимосвязь с изучаемыми признаками и ранее были обнаружены у свиней). Функциональная аннотация по биологическим путям (GO) была выполнена для 8 генов, взаимосвязанных с дифференциацией жировой ткани (GO:0045444), регуляцией кровяного давления (GO:0008217), развитием спинного мозга (GO:0021510), увеличением размера или массы скелетной мышечной ткани (GO:0048630), развитием скелетной мышечной ткани (GO:0007519), развитием нервной системы (GO:0007399), биосинтезом липидов (GO:0008610), развитием головного мозга (GO:0007420), формированием кожного барьера, ограничивающего проницаемость кожи (GO:0061436), формированием и структурой аортального клапана (GO:0003180) и развитием мужских половых органов (GO:0001673). Проведенное исследование углубляет представления о генетической структуре крупной белой породы и формировании геномной оценки свиней по показателям воспроизводства. С практической точки зрения комплексная индексная оценка животных может рассматриваться как метод повышения экономической эффективности производства свинины.
Бесплатно
Статья научная
Исследование геномной архитектуры, лежащей в основе экономически значимых и адаптационных признаков коз, важно при выявлении генов-кандидатов для включения в маркер-ориентированную селекцию. В связи с этим весьма перспективен поиск следов селекции у отечественных пород коз в сравнении с иностранными. В представленной работе впервые выявлены гены, находящиеся под давлением отбора у оренбургской и карачаевской пород при сравнении с иностранными породами. Выявлено, что оренбургская и карачаевская породы характеризуются высокими значениями аллельного и генетического разнообразия. Установлено, что оренбургская и карачаевская породы формировали свои независимые ветви в кластере пуховых пород, что указывает на их генетическое своеобразие. Цель работы - провести оценку генетического разнообразия и идентифицировать гены-кандидаты, находящиеся под давлением отбора, связанные с адаптационными и экономически значимыми признаками у оренбургской и карачаевской пород коз в сравнении с иностранными породами. Работу проводили в ФГБНУ ФИЦ ВИЖ им. академика Л.К. Эрнста в 2024-2025 годах. В качестве объектов исследования использовали образцы коз (Capra hircus) оренбургской и карачаевской пород. Использовали полногеномные данные коз оренбургской (n = 81, из них 19 извлечены из полных геномов) и карачаевской пород (n = 34, из них 20 извлечены из полных геномов). В качестве групп сравнения были использованы полногеномные SNP-профили 15 пород иностранного происхождения (n = 550), разделенных по направлению продуктивности на молочные (альпийская, зааненская, мурсиано гранадина, нубиан, тоггенбургская), мясные (барбари, бурская, джалонке, канинде, чаппар), пуховые (ангорская, анкара, кашемировая, кил, килис). Поиск локусов, находящихся под давлением селекции, проводился с помощью расчета попарных значений FST на основе анализа 48155 SNP. Несмещенная ожидаемая (HE) и наблюдаемая (HO) гетерозиготность, несмещенный коэффициент инбридинга (UFis), аллельное разнообразие, скорректированное на размер выборки (AR), попарные значения индекса фиксации (FST) были рассчитаны с использованием R пакета diveRsity. Генетическая сеть, построенная по принципу ближайшего соседа (Neighbor Net) на основе матрицы попарных значений FST, была визуализирована в программе SplitsTree 4.14.5. Значения генетического и аллельного разнообразия у отечественных пород были сопоставимы с иностранными: HO = 0,401 и 0,385 и AR = 1,971 и 1,953 у оренбургской и карачаевской против HO = 0,31-0,401 и AR = 1,902 -1,972. При сравнении оренбургской и иностранных пород были выявлены известные гены-кандидаты, находящиеся под давлением отбора, регулирующие репродуктивные качества (SPATA16, GSE1) и метаболические процессы (PCSK1, HOXC8). Идентифицированы гены, влияющие на формирование адаптации к температурному стрессу (C16orf74, GSG1L, SBK1, HOXC4, HOXC6 и HOXC9 ). При сравнении карачаевской и иностранных пород были идентифицированы известные гены-кандидаты, регулирующие воспроизводительные функции (CCDC14, SNORA70, ROPN1, SLC8A3, E2F1, TEX14, RAD51C), рост и развитие ( TEX14 , RAD51 , MYLK ), иммунитет (IL26, IL22 и IL26) и окрас шерсти (RALY ). Среди общих генов у обеих отечественных пород коз при сравнении с иностранными выявлены гены-кандидаты, связанные с иммунитетом (C1QA, C1QC, HTR4, HSPA8), адаптацией к климату (HTR4, HSPA8), ростом и развитием (HTR4, GREB1). На основании полученных результатов рекомендуется более детальное изучение полиморфизма идентифицированных генов.
Бесплатно
Статья научная
Поиск и идентификация генетических маркеров, связанных с формированием перспективных фенотипов и оценкой продуктивного потенциала служит основой маркерной и геномной селекции сельскохозяйственной птицы, в том числе направленной на создание и совершенствование высокопродуктивных мясных пород и кроссов кур ( Gallus gallus ). В настоящем исследовании впервые идентифицированы новые достоверно значимые SNP (single nucleotide polymorphisms) и гены-кандидаты, ассоциированные с продуктивными качествами мясных кур. Детектированные SNPs могут быть в дальнейшем исследованы в качестве генетических маркеров для использования в селекции на улучшение мясной продуктивности у кур мясных пород и кроссов. Цель работы - поиск однонуклеотидных полиморфизмов и идентификация генов-кандидатов, ассоциированных с интенсивностью роста, убойным выходом и весовыми параметрами тушки и ее отдельных частей у кур. Работа была выполнена в 2023-2025 годах на базе ФГБНУ Федеральный исследовательский центр - ВИЖ им. академика Л.К. Эрнста. Объектом исследований служили петушки F2 ресурсной популяции кур ( G. gallus ), которая была создана посредством скрещивания двух контрастных по интенсивности роста пород: мясной породы корниш белый (материнская форма), характеризующейся высокой скоростью роста и используемой для получения высокопродуктивных мясных кроссов, и русской белой породы яичного направления продуктивности (отцовская форма) с умеренной скоростью роста. Цыплят поколения F2 выращивали в несколько этапов по типу содержания (брудерное и напольное). Для проведения полногеномного ассоциативного исследования из общей популяции F2 были отобраны 40 петушков с высокими ( n = 20) и низкими ( n = 20) показателями живой массы в возрасте 63 сут. Эти особи были охарактеризованы по показателям роста и мясной продуктивности: живой массе, среднесуточному приросту живой массы, убойному выходу, массе тушки, массе грудки, бедра, голени, крыльев. Для выделения ДНК и последующего поиска SNP и генов, ассоциированных с показателями роста, отбирали пульпу пера. Геномную ДНК экстрагировали с помощью набора ДНК-Экстран-2 (ООО «Синтол», Россия). Выполняли полногеномное генотипирование кур ресурсной популяции. GWAS-анализ проводили с использованием программного обеспечения PLINK 1.9 (https://www.cog-genomics.org/plink/) для поиска достоверно значимых ассоциаций SNP с изученными показателями роста и мясной продуктивности. С помощью ресурса https://www.ncbi.nlm.nih.gov/datasets/genome/ провели аннотацию генов, в которых были локализованы обнаруженные SNP. Анализ выявил 59 значимых SNP и 12 генов, локализованных в позициях этих SNP, в том числе 51 SNP и 10 генов, ассоциированных с живой массой и ее среднесуточным приростом, и 13 SNP и 4 гена, связанных с весовыми параметрами тушки и ее отдельных частей у петушков исследованной популяции. Выявленные SNP и гены были локализованы на 5 из 28 учтенных хромосом: GGA2 (1 SNP, 1 ген), GGA4 (55 SNP, 8 генов), GGA6 (2 SNP, 2 гена), GGA9 (19 SNP, 1 ген), GGA23 (2 SNP). При этом было установлено 12 SNP (rs16451696, rs734169095, rs734922454, rs739717793, rs733453394, rs317394303, rs733563521, rs312391845, rs314257889, rs318214875, rs312310372, rs318006749), общих для группы изученных признаков, и 5 генов ( ATRN , CTN2 , DAF9 , GFRA4 , DLG1 ), в области которых локализовались от 2 до 7 выявленных SNP. Максимальное число значимых ассоциаций изученных признаков ( n = 5) было установлено для SNP rs318006749, локализованного в гене DLG1 . Анализ аллельных вариантов гена DLG1 в указанном локусе выявил связь генотипа СС с высокой живой массой, среднесуточным приростом живой массы, массой тушки, грудки, бедра, голени и крыльев у петушков исследованной популяции (р function show_abstract() { $('#abstract1').hide(); $('#abstract2').show(); $('#abstract_expand').hide(); }
Бесплатно
Геномные исследования домашних коз (Capra hircus L.): современное состояние и перспективы (обзор)
Статья обзорная
Домашняя коза (Capra hircus L.) - это универсальный вид мелкого рогатого скота, разводимый на всех континентах, геномные особенности которого становятся предметом исследования для научных коллективов во всем мире (A.M.A.M. Zonaed Siddiki с соавт., 2020; М.И. Селионова с соавт., 2021). Цель обзора - отразить результаты недавних исследований геномов домашних коз с использованием ДНК-чипов и анализа последовательностей полных геномов (WGS) и составить список генов-кандидатов, выявленных с помощью WGS анализа, которые ассоциированы с экономически значимыми и адаптивными признаками у домашних коз. В настоящем обзоре обобщены и проанализированы результаты исследований WGS с 2020 по 2024 год. Представлен список генов-кандидатов, идентифицированных на основе WGS и ассоциированных с экономически значимыми и адаптивными признаками у домашних коз. Проведен анализ применяемых методических и биоинформатических подходов для изучения WGS домашних коз. С помощью ДНК-чипов установлены генетические взаимосвязи различных пород и популяций коз (T.E. Deniskova с соавт., 2021; V. Mukhina с соавт., 2022; A. Manunza с соавт., 2023), оценено их генетическое разнообразие (B.A. Vlaic с соавт., 2024; G. Chessari с соавт., 2024), изучена интрогрессия с дикими видами рода Capra (H. Asadollahpour Nanaei с соавт., 2023; N. Pogorevc с соавт., 2024). Снижение стоимости WGS (B. Gu с соавт., 2022) стимулировало рост числа генерируемых WGS коз (S. Belay с соавт., 2024). Выявлены гены, находящиеся под давлением конвергентного отбора у овец и коз, включая DGKB , FAM155A, GRM5 (J. Yang с соавт., 2024) и CHST11 (L. Tao с соавт., 2021). Показано, что увеличение числа копий гена GBP1 связано с иммунорезистентностью и многоплодием (R.Q. Zhang с соавт., 2019; R. Di Gerlando с соавт., 2020; M. Arslan, 2023). Идентифицирована большая группа генов, влияющих на молочную продуктивность, - ANPEP (J. Ni с соавт., 2024), ERBB4 (Z. Liu с соавт., 2024), NCAM2 (Z. Amiri Ghanatsaman с соавт., 2023), GLYCAM1 (J. Xiong с соавт., 2023; H.B. Gebreselase с соавт., 2024), на качество туш - ACOX1 , PGM1 (Z.X. An с соавт., 2024 ), ZNF385B и MYOT (H.B. Gebreselase с соавт., 2024), на рост - HMGA2 и GJA3 (C. Li с соавт., 2024), живую массу - STIM1 и ADM (R. Saif с соавт., 2021), а также шерстную продуктивность - CCNA2 (Y. Rong с соавт., 2024) и FGF5 (Q. Zhao с соавт., 2024). Обнаружены гены TSHR и STC1 , связанные с одомашниванием у швейцарских пород (H. Signer-Hasler с соавт., 2022). Выявлены гены, вовлеченные в формирование защитных реакций при заболеваниях и действии неблагоприятных климатических факторов: PIGR , TNFAIP2 (Q. Chen с соавт., 2021 , 2022), KHDRBS2 (X. Sun с соавт., 2022), PPP2R3C (R. HuangFu с соавт., 2024), GNG2 (Z.X. An с соавт., 2024), HOXC12 и MAPK8IP2 (O. Sheriff с соавт., 2024). При полногеномном поиске ассоциаций (GWAS) на основе WGS идентифицированы гены-кандидаты, ассоциированные с размерами туловища, включая гены FNTB, CHURC1 (R. Yang с соавт., 2024), PSTPIP2 и SIPA1L (B. Gu с соавт., 2022), и с молочной продуктивностью (H. Wu с соавт., 2023). Гены-кандидаты выявлены на 21 из 29 аутосом, при этом наибольшее их число к настоящему времени идентифицировано на CHI5 (9 генов), CHI18 (8 генов), CHI1, CHI3, CHI57 и CHI23 (по 7 генов на каждой хромосоме). Таким образом, сформирован список целевых генов-кандидатов, которые могут быть использованы в программах маркер-ориентированной селекции.
Бесплатно
Геномные источники разнообразия как драйверы доместикации (обзор)
Статья обзорная
Одомашнивание растений и животных - ключевое событие в истории человеческой цивилизации, его механизмы привлекают внимание многих исследователей, особенно в последние десятилетия в связи с сокращением биоразнообразия, в том числе у сельскохозяйственных видов. По определению, предложенному Мелиндой Зедер (М.А. Zeder, 2015), доместикация - это устойчивые мутуалистические отношения в ряду поколений, в которых доместикатор влияет на воспроизводство доместицируемых, оптимизируя их образ жизни для получения интересующего его ресурса, благодаря чему доместицируемые получают преимущества перед другими особями вида. Такие взаимоотношения сопровождаются межвидовой коэволюцией, они присутствуют не только у человека и домашних видов растений и животных, но и у представителей диких видов. В качестве универсальной черты домашних видов по сравнению с близкородственными дикими рассматривается высокое фенотипическое разнообразие, на которое обращал внимание еще Чарльз Дарвин (Ч. Дарвин, 1951). При попарных геномных сравнениях домашней собаки и волка, дикой и домашней кошки, доместицированного и дикого кролика обнаруживается относительно повышенная плотность ряда мобильных генетических элементов у доместицированных животных по сравнению с дикими. В последнее время мобильные генетические элементы, или транспозоны (ТЕs), рассматриваются как основные факторы геномных преобразований, генных, геномных дупликаций, геномных и генных реконструкций, а также горизонтальных обменов генетической информацией (K.R. Oliver, W.K. Greene, 2009). Число сравнительных геномных исследований TEs у доместицированных видов невелико, и роль таких элементов в доместикации, как правило, не обсуждается. Однако можно ожидать, что в основе всех эволюционных событий, в том числе в ответ на формирование новых условий вопроизводства при доместикации, лежат универсальные механизмы изменчивости геномов. Представленный обзор систематизирует такие механизмы. Рассматриваются TEs, обеспечивающие глубокие геномные преобразования, активные и пассивные формы их взаимодействий с геномом хозяина (K.R. Oliver с соавт., 2009). Описаны примеры возникновения новых генов на основе ТЕs, такие как ген синтицина (C. Herrera-Úbeda с соавт., 2021), ген-регулятор синаптической пластичности arc (Activity Regulated Cytoskeleton Associated Protein) (C. Herrera-Úbeda с соавт., 2021), семейство генов bex , кодирующих, в частности, рецептор фактора роста нейронов (E. Navas-Pérez с соавт., 2020; R.P. Cabeen с соавт., 2022). Обсуждаются конфликтные и кооперативные взаимодействия с геномом хозяина при перемещениях ретротранспозонов, разные механизмы их влияний на профили генной экспрессии. Рассматривается участие ТЕs в формировании и изменчивости сетей геномных регуляторных элементов, в частности микроРНК. Представлены примеры вовлеченности микроРНК в контроль и формирование хозяйственно ценных признаков у доместицированных растений и животных. Накопленные данные позволяют предполагать, что ведущим источником большой фенотипической изменчивости доместицированных видов служит относительно высокая насыщенность их геномов мобильными генетическими элементами и, как следствие, увеличение изменчивости геномных регуляторных сетей при формировании общей с человеком биоэкониши.
Бесплатно
Статья научная
Генетические детерминанты штаммов бактерий Bacillus sp., определяющие возможность биосинтеза разнообразных антимикробных соединений, представляют особый научный интерес, поскольку благодаря им эти микроорганизмы нашли широкое применение в качестве основы пробиотиков. Важный этап системного анализа механизмов пробиотического действия, в частности антимикробной активности микроорганизмов, - реконструкция его метаболической карты, то есть сбор и визуализация всех потенциально возможных процессов в клетке. В представленной работе впервые описаны потенциально заложенные генетические механизмы синтеза ряда биологически активных веществ у выделенного нами ранее штамма бактерии Bacillus megaterium В-4801, в частности возможность синтезировать каносамин - бактериоцин, относящийся к группе аминогликозидов, который может выполнять важную роль в реализации пробиотических свойств благодаря выраженной антимикробной активности. Нашей целью было изучение антимикробной активности штамма Bacillus megaterium В-4801 в отношении патогенных и условно-патогенных бактерий, а также поиск генов, связанных с антимикробной активностью, на основе полногеномного секвенирования. Штамм B. megaterium В-4801, депонированный в коллекции ООО «БИОТРОФ+», обладает выраженной пробиотической активностью. Антимикробную активность в отношении Staphylococcus aureus , Candida tropicalis , Clostridium sp., Escherichia coli оценивали методом отсроченного антагонизма (метод «колодцев»). Библиотеку ДНК для полногеномного секвенирования готовили с помощью набора Nextera XT («Illumina, Inc.», США). Нуклеотидные последовательности определяли с использованием прибора MiSeq («Illumina, Inc.», США) и комплекта реактивов MiSeq Reagent Kit v3 (300-cycle) («Illumina, Inc.», США). Недостоверные последовательности и адаптеры удаляли с помощью программы Trimmomatic-0.38. Отфильтрованные по длине не менее от 50 до 150 п.н. парноконцевые последовательности собирали de novo с использованием геномного сборщика SPAdes-3.11.1. Функциональную аннотацию генома проводили в программах PROKKA 1.12 и RAST 2.0. Оценку пула генов, связанных с антимикробной активностью, и построение метаболической карты выполняли с помощью базы данных KEGG Pathway (http://www.genome.jp/kegg/). Культуральными методами была выявлена антагонистическая активность B. megaterium В-4801 в отношении патогенных и условно-патогенных микроорганизмов. Зоны задержки роста тест-штаммов составляли от 2±0,15 до 25±1,4 мм. Геном штамма B. megaterium В-4801 был представлен одной кольцевой хромосомой размером 6 113 972 п.н., содержащей 37,5 % ГЦ-пар. Показано, что более 45 % генов B. megaterium В-4801 вовлечены в функции транспорта и метаболизма аминокислот, транскрипции, трансляции, транспорта и метаболизма углеводов, белков. Определены ключевые генетические локусы, детерминирующие синтез антимикробных метаболитов. В составе генома секвенированного штамма локализованы гены ( FabD , FabF , FabG , FabZ , FabI и др.), связанные с продукцией белков, участвующих в синтезе алифатических ненасыщенных карбоновых кислот с числом углеродных атомов от 3 до 18, в частности масляной, капроновой, каприловой, каприновой, лауриновой, миристиновой, пальмитиновой, стеариновой, олеиновой. Согласно имеющимся сведениям, все эти вещества обладают выраженными антимикробными свойствами. Кроме того, нами обнаружен целый кластер генов ( Asm22-24 , Asm43-45 , Asm47 ), связанных с биосинтезом бактериоцина каносамина, который относится к группе аминогликозидов, а также поликетидных ансамициновых антибиотиков из группы макролидов. Установленный пробиотический потенциал свидетельствует о роли исследованного штамма как потенциального кандидата в качестве основы для пробиотиков, в том числе для использования в животноводстве. Проведенный геномный анализ выявил новые системы оперонов, контролирующих метаболические пути синтеза антимикробных веществ, ранее не описанные для B. megaterium .
Бесплатно
Генотипирование отечественных сортов мягкой пшеницы с использованием микросателлитных (SSR) маркеров
Статья научная
Проводили генотипирование отечественных сортов мягкой пшеницы с использованием 23 микросателлитных маркеров. Предложен вариант составления микросателлитного геномного паспорта для сортов мягкой пшеницы. Проводили сравнение геномного паспорта гипотетического «среднего» генотипа современных сортов с таковым сортов разных периодов селекции. Создана база данных, включающая результаты использования от 19 до 210 микросателлитных маркеров для анализа ядерного генома 60 отечественных сортов пшеницы. Обсуждается необходимость поддержания коллекции стародавних сортов мягкой пшеницы как потенциального источника генетического разнообразия.
Бесплатно
