В современном мире высококачественные продукты питания играют важную роль в здоровом образе жизни человека. Коровье молоко и производимые из него продукты содержат все необходимые питательные вещества. Основные компоненты молока - это вода, жир, белок, лактоза, минеральные вещества, витамины (P.C. Wynn с соавт., 2013). С появлением на рынке молока А2, которое обеспечивает снижение симптомов непереносимости лактозы и обладает хорошей усвояемостью, спрос населения на этот продукт начал расти. Молоко А2 получают от коров - носителей генотипа А2 по β-казеину. В коровьем молоке в среднем содержится 3,5 % белка (P. Feng с соавт., 2020). Казеин - наиболее важный белковый компонент молока, который составляет в нем около 80 % от общего количества белка. Существует четыре основных казеиновых фракции - as1, as2, β и κ. Большую часть (35 %) от всего казеина составляет β-казеин. β-Казеин представляет собой цепочку из 209 аминокислотных остатков, из которых 16,7 % приходится на пролин, равномерно распределенный по полипептиду, что ограничивает образование a-спирали (S. Pattanayak, 2013). Более 95 % казеина в молоке находится в мицеллярной форме. Ген β-казеина имеет 13 аллельных вариантов, среди которых наиболее изучены типы А1 и А2, различающиеся последовательностью аминокислот в первичной структуре β-казеина. При употреблении в пищу коровьего молока А1 и А2 β-казеины расщепляются в желудочно-кишечном тракте человека с образованием разных биоактивных пептидов. В случае аллеля А1 образуется пептид, состоящий из семи аминокислотных остатков - β-казоморфин-7. Содержание этого пептида в 4 раза выше в молоке А1, чем в молоке А2. При употреблении молока, содержащего β-казеин типа А1, через 12 ч может наблюдаться вздутие живота, боли, метеоризм, тяжесть в желудке, изменение частоты и консистенции стула, в некоторых случаях - симптомы целиакии. Потребление молока, содержащего А1 тип β-казеина, ассоциируется со значительно более длительным временем транзита через желудочно-кишечный тракт (на 6,3 ч дольше), воспалением тонкой кишки и слизистой оболочки желудка по сравнению с потреблением молока, содержащего А1 тип β-казеина. У людей с непереносимостью лактозы наблюдаются неблагоприятные желудочно-кишечные симптомы после употребления молока, которые могут быть связаны с присутствием именно β-казеина A1, а не с самой лактозой (H. Brüssow, 2013; D. Hu с соавт., 2014). В отличие от варианта А1, бета-казеин А2 в 2 раза увеличивает естественную выработку одного из самых важных антиоксидантов организма человека - глутатиона.

Бесплатно

«Секвенирование следующего поколения» для изучения транскриптомных профилей тканей и органов гороха посевного ( Pisum sativum L.). (Обзор)

Жуков В.А., Кулаева О.А., Жернаков А.И., Тихонович И.А.

Статья обзорная

Термин «секвенирование следующего поколения» (от англ. Next Generation Sequencing, NGS) объединяет современные технологии, позволяющие получать информацию о нуклеотидном составе десятков и сотен миллионов последовательностей в одном эксперименте. Технологии NGS используются для решения широкого круга задач (секвенирование геномов, оценка экспрессии генов, разработка молекулярных маркеров, изучение метагенома микробных сообществ, эпигенетические исследования и пр.). Одно из важнейших применений метода NGS связано с анализом экспрессии генов с помощью секвенирования транскриптома (всех транскрибируемых РНК). В обзоре рассмотрены подходы, применяемые для тотального анализа экспрессии генов при помощи «секвенирования следующего поколения» - RNAseq (РНК-секвенирование) и его модификация MACE (Massive Analysis of cDNA Ends - массовый анализ концов кДНК). В указанной модификации, разработанной компанией «GenXPro GmbH» (Франкфурт-на-Майне, Германия), у каждой молекулы кДНК секвенированию подвергается только фрагмент размером 100-500 п.н., прилежащий к 3´-концу транскрипта (в другом варианте - к 5´-концу транскрипта); таким образом, разрешение метода возрастает в несколько раз. За счет этого при использовании MACE можно детектировать транскрипты с низкой экспрессией, соответствующие ключевым регуляторным генам, составляющим основу биологических процессов. Также в обзоре описан функциональный анализ результатов РНК-секвенирования, в том числе выявление биологических закономерностей на основании обнаружения дифференциально экспрессирующихся генов. Важный этап этой работы - иерархическая кластеризация выявляемых транскриптов в соответствии с принципами генной онтологии. Гены и генные продукты, взаимодействуя друг с другом, образуют структурированную регуляторную сеть, однако выявление и анализ таких регуляторных сетей представляет собой сложную задачу, решение которой требует развития математических методов и накопления данных об экспрессии генов, локализации генных продуктов и их функциональной аннотации. В обзоре приведены примеры изучения транскрипционного профиля тканей и органов гороха посевного ( Pisum sativum L.), в том числе с использованием методики MACE. Таким образом, применение NGS для исследования экспрессии генов на сегодняшний день представляется оптимальным подходом, позволяющим изучать транскрипционные профили любых объектов. Сочетание технологий NGS и возможностей современной компьютерной биологии открывает новые перспективы изучения транскриптомов, в том числе у немодельных видов, что обеспечивает поступательное развитие многих направлений биологической науки.

Бесплатно

А.А. Жученко «Ресурсный потенциал производства зерна в России (теория и практика)»

Соколов М.С.

Рецензия

Бесплатно

Автоматизированные системы управления здоровьем животных как стратегическая основа оптимизации воспроизводства в молочном скотоводстве

Михайленко И.М.

Статья научная

Климатические изменения и аномальные природные явления резко обостряют ситуацию с продовольствием в современном мире. Проблема обеспечения расширенного производства в молочном животноводстве актуальна для многих стран с развитым сельским хозяйством. Увеличение количества белков и углеводов в рационах коровы нарушает кислотно-щелочной баланс и становится причиной болезней обмена веществ, среди которых наихудшие последствия вызывает лактатный ацидоз, обусловливающий потерю репродуктивной функции и преждевременную выбраковку поголовья. Нами предлагается решение этой проблемы на стыке биологических наук и современной кибернетики. Процессы кормления и ухода рассматриваются как факторы управления состоянием здоровья животных. Такое управление обеспечивает существенное увеличение периода хозяйственного использования лактирующих коров. Для реализации концепции предлагается теория управления, основой которой служат новые математические модели динамики и диагностики состояния здоровья животного. Они позволяют прогнозировать ранние стадии заболеваний и патологий, ведущих к последующей отбраковке. На базе этих моделей разработаны алгоритмы оптимального управления состоянием здоровья и продукционным процессом, где критерием оптимальности служит прибыль. Учитываются суточные, сезонные и возрастные изменения лактационных характеристик, физиологический статус (нормальная лактация, стельность, сухостойность), генетический потенциал продуктивности особи как базового объекта модели с целью локальной коррекции стратегии управления «в среднем по группе». Также во внимание принимаются факторы, влияющие на ущербы и убытки, связанные с возникновением всех отбраковочных потоков. Общий интервал планирования и управления соответствует длительности генетической программы для породы. Разработанная концепция и теория управления состоянием здоровья животных не имеет мировых аналогов.

Бесплатно

Агрегация и цитоархитектоника эритроцитов у поросят, потребляющих растительные корма, в экологических условиях Центральной России

Медведев И.Н., Парахневич А.В.

Статья научная

У животных в онтогенезе происходят изменения реологических свойств крови вследствие модификации микрореологических особенностей ее форменных элементов. У 46 здоровых поросят породы крупная белая, содержащихся на растительном рационе, на 41-е, 90-е, 150-е, 200-е и 230-е сут жизни оценили активность перекисного окисления липидов (ПОЛ), цитоархитектонику и агрегацию эритроцитов и рассчитали соответствующие индексы. У исследованных животных липидный состав эритроцитов оказался оптимальным, активность ПОЛ — невысокой, агрегация эритроцитов несколько усиливалась, содержание обратимо и необратимо измененных эритроцитов увеличивалось (соответственно до 12,8±0,05 и 7,0±0,09 %), эритроцитов-дискоцитов — уменьшалось (до 80,2±0,08 %). Доля эритроцитов, образующих агрегаты, и число таких агрегатов повышались при снижении числа свободно перемещающихся красных кровяных телец. Выявленная возрастная динамика микрореологических свойств эритроцитов, а также особенности их цитоархитектоники и агрегации способствуют перфузии внутренних органов и поддержанию в них активности клеточного метаболизма, необходимой для роста и развития животного.

Бесплатно

Агробиологические основы возделывания вики посевной (Vicia sativa L.) на семена в гетерогенных агроценозах в условиях Центрального Нечерноземья России

Золотарев В.Н.

Статья научная

В России вика посевная ( Vicia sativa L.) возделывается достаточно широко. В связи с этим ее сорта, имея разное районирование, характеризуются значительным полиморфизмом признаков и индивидуальными адаптивными реакциями на условия среды и применяемую агротехнику. В последнее время в отечественной селекции вики развивается новое направление - выведение сортов зернофуражного назначения. С 2002 года в Государственном реестре селекционных достижений, допущенных к использованию, зарегистрирован первый такой сорт - Луговская 98. Он существенно отличается по хозяйственно полезным и биологическим признакам от сортов, используемых для выращивания на зеленую массу. В частности, в семенах сорта Луговская 98 отсутствует синильная кислота (основной антипитательный фактор) и снижено содержание ингибиторов трипсина, что позволяет без дополнительной обработки использовать зерно этой бобовой культуры как белковый компонент комбикормов. Вследствие специфики архитектоники, а также особенностей биологии роста в условиях умеренного климата вика посевная в одновидовых ценозах сильно полегает, что предполагает необходимость ее возделывания совместно с поддерживающими растениями. Для конкретных почвенно-климатических условий требуется индивидуальный подбор комплементарного вида опорных культур и густоты их посева. Мы сравнили семенную продуктивность сорта Луговская 98 в бинарных агроценозах при разной плотности посева поддерживающих культур и вики посевной, что позволило впервые выявить пары с наибольшей комплементарностью и определить оптимальные соотношения густоты их травостоя, обеспечивающие наибольший урожай и высокое качество семян бобового компонента. Установлено, что взаимное влияние растений основной и сопутствующих культур начинается уже на ранних этапах онтогенеза растений. При более высоких нормах высева овса ( Avena sativa L.) гибель всходов вики возрастала до 7-9 %, тогда как в одновидовом ценозе она не превышала 3-4 %. В гетерогенных посевах с горчицей белой ( Sinapis alba L.) всходы бобового компонента также подавлялись (на 6-7 %). Фацелия пижмолистная ( Phacelia tanacetifolia Benth.) не уменьшала густоту всходов и не подавляла рост и развитие ювенильных растений вики. В целом наиболее благоприятные условия развития генеративных органов вики складывались в ее посевах с горчицей и овсом при уменьшенных нормах высева последних (соответственно до 1,00-2,00 и 1,50-2,25 млн шт/га). В таких ценозах число бобов у вики в среднем достигало 8,8-9,1 шт. на 1 растение, или 714-758 шт/м2. С увеличением норм высева опорных культур число бобов снижалось на 7-12 %. Максимальная биологическая урожайность семян вики (283,6 г/м2) формировалась в смесях с горчицей белой при норме высева последней 1,50 млн шт/га, а также фацелией и овсом (260,5-267,5 г/м2) при самых низких нормах их высева. Полнота сбора и посевные качества семян вики посевной зависят от степени полегания. В ее одновидовом посеве этот показатель перед уборкой составлял 74 %, в смешанном агроценозе с овсом - 22-42 % (в зависимости от норм высева злака), с горчицей - 37-45 %, с фацелией - 54-56 %. Наибольшие фактические сборы семян вики (1,51-1,57 т/га) получили при использовании двух опорных культур - горчицы белой или овса с нормами их высева соответственно 1,50 и 3,00 млн шт/га. При избыточных осадках в период вегетации вследствие меньшего полегания наиболее полный сбор урожая семян обеспечило сочетание вики с овсом, в годы с меньшей влагообеспеченностью продуктивнее были вико-горчичные смеси. По результатам оценки всхожести (93-96 %) и энергии прорастания (77-83 %), наиболее качественные семена вики получили в гетерогенных агроценозах с горчицей и овсом. Семена с полеглого одновидового посева характеризовались достоверно меньшей всхожестью (85 % при значении НСР05 3,4) и энергей прорастания (65 %, НСР05 5,0).

Бесплатно

Агробиологические признаки яровой мягкой пшеницы (Triticum aestivum L.) при обработке семян химическим мутагеном фосфемидом

Боме Н.А., Вайсфельд Л.И., Бабаев Е.В., Боме А.Я., Колоколова Н.Н.

Статья научная

Метод химического мутагенеза позволяет в относительно короткие сроки получить материал с новыми признаками и свойствами, в том числе совершенно новые мутации. Эффективность применения метода для создания селекционно ценных форм растений в различных почвенно-климатических условиях показана в работах ряда авторов. Целью настоящей работы было изучение влияния мутагена фосфемида в разной концентрации на агробиологические признаки гибридной формы и исходных сортов яровой мягкой пшеницы ( Triticum aestivun L.). Исходный материал был представлен пятью сортами отечественной (Скэнт 1, Скэнт 3, var. lutescens ) и иностранной (Cara, var. erythrospermum ; Hybrid, var. ferrugineum ; Лютесценс 70, var. lutescens ) селекции. Предварительное изучение сортов проводили в 2006-2008 годах. В 2009 году с использованием неполных диаллельных скрещиваний и принудительного опыления были получены гибридные комбинации с участием названных сортов. На двух сортах (Cara и Скэнт 3) и гибридной форме F4 (Cara ½ Скэнт 3) изучали эффективность применения химического мутагена фосфемида в концентрациях 0,002 и 0,01 %. Обработку проводили, помещая семена в растворы фосфемида в течение 3 ч. Контролем служили семена, выдержанные в дистиллированной воде. В лабораторных условиях определяли энергию прорастания семян и оценивали морфометрические параметры проростков, рассчитывали индексы ингибирования роста. В полевых условиях выращивали поколение М1.Весной 2014 года высевали по 25 семян в 4-кратной повторности отдельно для каждого варианта обработки мутагеном. Индивидуально от каждого растения М1 получали потомство М2. Устойчивость образцов к листовым грибным болезням (мучнистая роса, листовая ржавчина и пятнистости) оценивали на естественном инфекционном фоне в течение всего вегетационного периода (с появлением первых симптомов заболевания до усыхания листьев). Патоген идентифицировали в лабораторных условиях. Полученные результаты позволяют предположить, что применение фосфемида способствует расширению разнообразия исходного материала. В первом поколении (М1) наблюдался ингибирующий эффект фосфемида в отношении полевой всхожести семян и морфометрических параметров проростков (длина корней и побега), который зависел от концентрации мутагена. Наименьшую толерантность к действию фосфемида проростки проявили по числу зародышевых корней. Эффект стимуляции по сравнению с контролем наблюдался у гибридной комбинации Cara ½ Скэнт 3 по показателям энергии прорастания семян (на 5,9 %) в лабораторном опыте и биологической устойчивости растений в полевых условиях в течение вегетационного периода (на 14,0-80,0 %). Под влиянием мутагена происходило достоверное увеличение массы зерна с 1 м2 у гибрида (на 16,0 %) и снижение этого показателя у селекционных сортов Cara и Скэнт 3 (соответственно на 67,0 и 57,0 %). Высокая концентрация мутагена (0,01 %) снижала устойчивость сортов к мучнистой росе и бурой ржавчине. У гибридной формы восприимчивость к мучнистой росе уменьшалась, к бурой ржавчине - повышалась. В М2 оценивали фенотипические изменения по морфологическим признакам колоса, стебля, листьев (окраска, опушение, форма, размеры) и по биологическим свойствам (позднеспелые, раннеспелые, растения озимого типа); всего описано 12 типов. Растения с крупным колосом, прочной соломиной, низкорослые и карлики чаще встречались у гибрида (13,6-20,0 % от общего числа измененных форм). У исходных сортов в значительном количестве были обнаружены раннеспелые растения (16,4-24,2 %). Доля семей с измененными растениями у сортов была на 5,3 % меньше, чем у гибрида. Максимальное число изменений у сортов и гибрида обнаружено в вариантах с концентрацией мутагена 0,01 %. Таким образом, на сортах и внутривидовом гибриде яровой мягкой пшеницы показана эффективность применения мутагена фосфемида в концентрациях 0,002 и 0,01 % для получения форм с улучшенными признаками.

Бесплатно

Агротехнологические и селекционные резервы повышения урожаев зерновых культур в России

Якушев В.П., Михайленко И.М., Драгавцев В.А.

Статья научная

Рассматриваются новые подходы к решению задач повышения урожаев зерновых культур с помощью современных методов агротехнологий и селекционных технологий. Ранее было показано, что урожай агрофитоценоза детерминируется семью генетико-физологиче-скими системами - ГФС (А.Б. Дьяков с соавт., 1994), с которыми де факто работает селекционер, повышая продуктивность и урожай будущего сорта. В указанной работе А.Б. Дьяковым и В.А. Драгавцевым выполнено первое генотипирование каждой ГФС, способной поднять урожаи, что позволило определить направления для оптимальных стратегий управления семью ГФС. В настоящей статье впервые показано, что эффективность работы некоторых систем может быть повышена как агротехнологическими, так и генетико-селекционными методами. В будущем улучшение агротехнологий пойдет в сторону совершенствования точного земледелия. Это предполагает мониторинг фитоценоза в его развитии, регистрацию стрессовых воздействий лим-факторов на признак, который закладывается на той или иной стадии онтогенеза, создание агроприемов, которые точно влияют на фитоценоз в конкретную фазу его развития за счет воздействия биопрепаратами для снятия негативного влияния лим-фактора. Следовательно, для защиты чувствительных фаз онтогенеза должны быть разработаны специальные «фазовые» агротехнологии. Максимальный эффект от точных селекционных технологий можно получить при создании математических моделей, которые позволяют строго количественно описать вклады каждой из семи ГФС в повышение урожая для каждой фазы онтогенеза, и реализации таких моделей как при классической полевой селекции, так и (с максимальной эффективностью) в специальном селекционном фитотроне при контролируемых изменениях лим-факторов среды, воспроизводящих условия в типичные годы для конкретной зоны селекции. Авторами были созданы первые модели и важные количественные алгоритмы для селекционеров, обеспечивающие быструю идентификацию индивидуальных генотипов по их фенотипам и оптимальный подбор родительских пар при скрещивании с предсказанием и дальнейшим получением трансгрессий (для самоопыляющихся растений). В настоящей статье отмечается, что эффективность некоторых важных систем может быть повышена только селекционными методами. Анализ уникальных селекционных достижений академиков В.С. Пустовойта и П.П. Лукьяненко и лауреата Нобелевской премии Нормана Борлоуга (Norman E. Borlauge) обнаружил те ГФС, которые были улучшены великими селекционерами, и те, которые еще не подвергались селекционному улучшению. Организация селекционных и агротехнических работ с ГФС (отдельно с каждой) должна дать большой прирост урожаев в будущем. В статье показаны перспективы использования гормонов в разные фазы онтогенеза для заглубления корневых систем, для повышения аттракции и адаптивности к лим-факторам (стрессорам). Агротехнологии и селекционные технологии должны формировать единую систему, потому что высокий генетический потенциал новых сортов нуждается в точно соответствующей ему агротехнологии, и наоборот, лучшая агротехнология может быть ограничена недостаточными возможностями конкретного сорта. В современном сельском хозяйстве главный фактор оптимальной командной работы агротехнологов и селекционеров - это агрофизическое оборудование и агрегаты, селекционный фитотрон, информационные технологии, надлежащее математическое моделирование и алгоритмы управления урожаями при их совместном взаимосвязанном практическом применении.

Бесплатно

Агротехнологические основы создания усовершенствованных форм микробных биопрепаратов для земледелия

Кожемяков А.П., Лактионов Ю.В., Попова Т.А., Орлова А.Г., Кокорина А.Л., Вайшля О.Б., Агафонов Е.В., Гужвин С.А., Чураков А.А., Яковлева М.Т.

Статья научная

Выполнены комплексные исследования по созданию жидкой формы биопрепаратов для симбиотических и ассоциативных ризобактерий. Объектами изучения служили клубеньковые бактерии, обитающие в ризосфере козлятника (Rhizobium galegae), сои (Bradyrhizobium japonicum), и ассоциативные ризобактерии (Arthrobacter mysorens, Azospirillum brasilense, Ag-robacterium radiobacter), а также растения сои (Glycine max), кукурузы (Zea L.) и пшеницы (Triticum L.). В качестве носителей бактерий использовали гамма-стерильный торф, стерильный вспученный вермикулит и жидкие среды на основе компонентов растительного или синтетического происхождения с внесением стабилизирующих и питательных добавок (гуматы, глицерин, сорбат калия, карбоксиметилцеллюлоза и др.). Сравнительную эффективность биопрепаратов изучали в различных регионах Российской Федерации. В условиях Ленинградской области оценивали эффективность препаратов на основе производственных и перспективных штаммов клубеньковых бактерий люцерны Sinorhizobium meliloti. Подобраны оптимальные сочетания стабилизирующих, питательных и защитных субстратов, обеспечивающих длительное хранение и высокую эффективность биопрепаратов. Растительные питательные среды (бобовые отвары) не поддерживали требуемого качества препаратов. Использование бобовой среды для культивирования позволяло получить нужный титр бактерий в препарате, однако их численность быстро уменьшалась. Кроме того, препараты, полученные на бобовом отваре, через 2-3 мес после начала хранения теряли свое качество из-за развития в них посторонней микрофлоры. Новая форма препаратов, разработанная на основе синтетической питательной среды, способна храниться при комнатной температуре (при стерильной расфасовке в пластиковые бутыли) не менее 6 мес. В конце культивирования был получен высокий титр бактерий (3,6-4,2 млрд КОЕ/мл жидкого препарата). Установлено, что усовершенствованная жидкая форма имеет высокую эффективность. Ее применение на зернобобовых культурах повышало урожай зерна сои на 20-40 %, гороха - на 15-25 %. Продуктивность зерновых культур (пшеница, ячмень) возрастала на 15-25 %, а продуктивность люцерны - на 20-45 %. При этом установлено повышение качества продукции за счет увеличения содержания белка. Эффективность биопрепаратов существенно корректировалась агроэкологическими условиями и биологическими особенностями сельскохозяйственных культур. Применение различных штаммов клубеньковых бактерий S. meliloti в Ленинградской области способствовало созданию эффективной растительно-микробной системы. При этом на дерново-подзолистой почве наиболее эффективным оказался штамм А-4, обеспечивавший прибавку урожая более 25 %, на дерново-карбонатной - штамм А-5, который повышал продуктивность люцерны на 140 %.

Бесплатно

Адаптационная способность перспективных сортов лаванды и лавандина при культивировании in vitro и ex situ

Митрофанова И.В., Палий А.Е., Гребенникова О.А., Браилко В.А., Лесникова-седошенко Н.П., Работягов В.Д., Митрофанова О.В.

Статья научная

Лаванда узколистная (Lavandula angustifolia Mill.) и лавандин (Lavandula х intermedia Emeric ex Loisel.) - перспективные эфиромасличные растения, обладающие лекарственными, ароматическими и декоративными свойствами. В настоящей работе мы впервые дали сравнительную физиолого-биохимическую характеристику перспективных сортов лаванды и лавандина при различных условиях культивирования. Целью работы было выявление адаптационной способности ценных сортов лаванды и лавандина в условиях in vitro и ex situ с помощью определения их физиологических и биохимических параметров. В качестве объектов исследования были выбраны ценные сорта лаванды узколистной (Белянка, Рекорд) и лавандина (Рабат, Снежный Барс) селекции Никитского ботанического сада. Для физиолого-биохимических исследований отбирали интактные растения в фенофазу технической зрелости, а также микропобеги, культивируемые in vitro. Пробы отбирали во II и III декадах июля 2016 года. Культивирование микропобегов (4-5 мес) проходило на модифицированной питательной среде Мурасиге и Скуга, дополненной кинетином (0,3 мг/л), α-нафтилуксусной кислотой (0,025 мг/л) и гибберелловой кислотой (0,25 мг/л)...

Бесплатно

Адаптационная способность различных сортов озимой пшеницы к экстремальной температуре в зависимости от уровня минерального питания

Карманенко Н.М., Остапенко Н.В., Аканов Э.Н., Ниловская Н.Т.

Статья научная

В условиях вегетационного опыта и фитотрона изучали адаптационную способность различных сортов озимой пшеницы к низкотемпературному стрессу в зависимости от уровня минерального питания. Оценивали динамику линейного роста листьев, узлов кущения и корней. Определяли содержание различных форм азота и сахаров в растениях, а также интенсивность фотосинтеза и дыхания в зависимости от условий закаливания и температурного стресса. Обсуждаются биологические закономерности комплекса защитных реакций растений озимой пшеницы в различных условиях минерального питания, имеющие теоретическую и практическую значимость.

Бесплатно

Адаптационно-компенсаторные реакции на ранней стадии острой интоксикации крыс дельтаметрином

Герунов Т.В., Чигринский Е.А., Федоров Ю.Н., Герунова Л.К., Конвай В.Д.

Статья научная

Мировой рынок синтетических пиретроидов оценивается более чем в 2,5 млрд долларов и будет расти в ближайшие годы. Токсикологии пиретроидов посвящены многочисленные работы отечественных и зарубежных авторов, однако вопросы патогенеза острого отравления животных препаратами этой группы, принципы лабораторной диагностики на ранней стадии интоксикации и патогенетической терапии при отравлении требуют дальнейшего изучения. Дельтаметрин в течение многих лет с успехом используется в растениеводстве и животноводстве и представляет реальную угрозу отравления при нарушении регламентов применения. Тяжесть течения и исход отравления во многом определяются выраженностью функциональных нарушений эндокринной и иммунной систем. Целью настоящего исследования было определение динамики адаптационно-компенсаторных реакций на ранней стадии острой интоксикации животных дельтаметрином. В эксперименте использовали белых лабораторных крыс как признанную модель млекопитающих в биомедицинских исследованиях. Работа была выполнена на самцах крыс (масса 180-200 г), из которых сформировали 6 групп по 10-12 особей в каждой. Животные II, IV и VI групп были подвергнуты острой пероральной интоксикации дельтаметрином (Butox 50, «Intervet», Нидерланды) в дозе 43,5 мг/кг массы тела. Крысы I, III и V групп служили контролем. Крыс разных групп выводили из эксперимента последовательно: I и II - через 1 сут, III и IV - через 3 сут, V и VI - через 1 нед после начала опытов. В цельной крови крыс оценивали содержание глюкозы, в сыворотке - концентрацию инсулина и кортикостерона. Кусочки тимуса животных фиксировали в 4 % нейтральном растворе формальдегида, обезвоживали в спиртах с возрастающей концентрацией и уплотняли, заливая в парафин. Гистологические срезы толщиной 3-5 мкм получали на ротационном микротоме и окрашивали гематоксилином и эозином, а также по Ван-Гизону. Для выявления тучных клеток срезы окрашивали основным коричневым по Шубичу. Проводили микрофотосъемку гистологических препаратов. В крови у крыс через 1 сут после острого отравления дельтаметрином наблюдалось повышение содержания кортикостерона, инсулина и глюкозы соответственно на 46,3 (p = 0,0001), 31,9 (p = 0,0139) и 25,6 % (p = 0,0052). На 3-и сут после отравления сохранялась высокая концентрация кортикостерона и глюкозы в крови на фоне снижения количества инсулина. На 7-е сут у животных наблюдались гипокортикостеронемия и гипогликемия, а содержание инсулина достигало контрольных значений. Содержание кортикостерона и глюкозы в сравнении с контролем было снижено соответственно на 17,3 (p = 0,0407) и 19,8 % (p = 0,0267). В тимусе у экспериментальных животных регистрировали уменьшение количества тимоцитов, активизацию апоптоза, увеличение числа тучных клеток с интенсификацией процессов дегрануляции, а также развитие гемодинамических нарушений. Через 1 нед после интоксикации отмечали частичное восстановление клеточности тимуса. В течение эксперимента не регистрировали гибели животных, что свидетельствует об эффективности адаптационно-компенса-торных механизмов у экспериментальных крыс, в том числе гипоталамо-гипофизарно-тимусной системы. Результаты наших исследований вносят вклад в понимание компенсаторно-приспо-собительных механизмов при экспериментальной интоксикации, что позволяет оценить функциональные резервы организма и разрабатывать способы фармакокоррекции при отравлениях.

Бесплатно

Адаптационные процессы в пищеварительной системе при введении ультрадисперсных частиц железа в жировые рационы крупного рогатого скота

Шейда Е.В., Лебедев С.В., Мирошников С.А., Гречкина В.В., Шошина О.В.

Статья научная

Жиры как кормовое средство служат концентрированными источниками энергии. Включение жировых компонентов в рационы сельскохозяйственных животных экономически целесообразно и эффективно. Однако некоторые исследования указывают на снижение переваримости питательных веществ рационов в присутствии жиров. Для повышения доступности питательных веществ рационов необходимо включение в комбикорма дополнительных компонентов, в частности ультрадисперсных частиц. В настоящей работе мы впервые установили влияние ультрадисперсного препарата железа на панкреатическую секрецию при дополнительном включении в рацион телят подсолнечного и соевого масел. Отмечено повышение ферментативной активности поджелудочного сока, а также переваримости питательных компонентов корма. Цель исследования - оценить возможность использования ультрадисперсных частиц железа в качестве модуляторов активности обменных процессов при введении растительных жиров (подсолнечное и соевое масла) в рацион телят. Опыты in vivo проводили с октября 2019 года по октябрь 2020 года в ФНЦ биологических систем и агротехнологий РАН на телятах ( Bos taurus taurus ) казахской белоголовой породы (по 4 гол. в группе, возраст 8 мес, средняя живая масса 120-130 кг). Применяли метод латинского квадрата 4×4, повторность эксперимента 5-кратная. Телята контрольной группы получали стандартный рацион (СР). В СР животных I группы дополнительно вводили ультрадисперсные частицы (УДЧ) Fe, II группы - подсолнечное масло, III группы - подсолнечное масло + УДЧ Fe, IV группы - соевое масло, V группы - соевое масло + УДЧ Fe. Масла вводили в расчете 3 % от сухого вещества рациона посредством замены на них концентратной части рациона. УДЧ (d = 90 нм, Z-потенциал 7,7±0,5 мВ) содержали 99,8 % Fe. Перед включением в рацион их диспергировали в физиологическом растворе, после чего замешивали с концентрированной смесью рациона в дозе 2,2 мг/гол. Для изучения внешнесекреторной функции поджелудочной железы проводили операцию по наложению дуоденального анастомоза. Панкреатический сок и химус собирали в течение 8 ч с интервалом 60 мин. Определяли активность амилазы, протеаз, липазы. Учитывали содержание NO-метаболитов в плазме крови, а также активность трипсина. Переваримость корма оценивали в течении 7 сут в балансовых опытах по количеству потребленного животными корма, несъеденных остатков и выделенного кала. Коэффициент переваримости (КП) рассчитывали, как отношение количества переваренных питательных веществ к поступившим в организм. В кале и кормах анализировали содержание питательных веществ: сухого вещества, сырого протеина, жира и золы. Кровь для оценки морфологических и биохимических показателей брали утром натощак на 7-е сут эксперимента. Включение в жировые рационы телят УДЧ Fe способствовало достоверному (р ≤ 0,05) увеличению переваримости сырого жира, органического вещества и безазотистых экстрактивных веществ, тогда как переваримость сырой клетчатки и сырого протеина снижалась. Дополнительное обогащение рационов УДЧ Fe и жировыми компонентами оказывало стимулирующее влияние на панкреатическую секрецию, приводя к увеличению количества продуцируемого сока. Под влиянием УДЧ Fe избирательно изменялась активность пищеварительных ферментов поджелудочной железы. При включении в контрольный рацион УДЧ Fe наблюдалось повышение активности липазы на 35,7 %, кишечных протеаз - на 43,1 % на фоне уменьшения амилолитической активности на 28,8 %. Введение УДЧ Fe в рационы, включающие подсолнечное и соевое масла, снижало ферментативную активность поджелудочной железы относительно контроля: в III группе усилилась активность липазы и кишечных протеаз соответственно на 12,1 и 16,7 % (р ≤ 0,05), в V группе - на 133,2 и 38,4 % (р ≤ 0,05). Дополнительное введение в рацион телят жировых компонентов самостоятельно и в комплексе с УДЧ привело к повышению содержания NO-метаболитов во всех опытных группах относительно контрольного показателя. При замене контрольного рациона на жировые отмечали повышение содержания трипсина во II группе на 106,6 % (р ≤ 0,05), в IV группе - на 130,9 % (р ≤ 0,05), ышвведение УДЧ Fe способствовало снижению этого показателя. При морфологическом анализе было зафиксировано статистически значимое (р ≤ 0,05) повышение содержания гемоглобина в крови телят из опытных групп: в I группе - на 9,7 %, во II - на 31,2 %, в III - на 41,9 %, в IV - на 28,0 %, в V - на 30,1 %. Биохимический анализ крови показал, что все изучаемые параметры находились в пределах допустимых физиологических норм, однако следует отметить, что УДЧ Fe оказывали стимулирующее воздействие на белковый, жировой и угле-водный обмены в организме. Отмечено достоверное повышение коэффициента де Ритиса в группах, получавших УДЧ Fe на фоне жировых рационов: в III группе он составил 3,98, в V группе - 4,1 (р ≤ 0,05). Билирубиновый индекс относительно контроля повышался на 17,8 % (р ≤ 0,05) в I группе и на 5,5 % (р ≤ 0,05) - в IV группе, во всех других группах значения БИ были ниже, чем в контроле.

Бесплатно

Адаптационные способности голштинского скота при интродукции в новые условия обитания

Улимбашев М.Б., Алагирова Ж.Т.

Статья научная

Внедрение современных методов воспроизводства и международная торговля племенным материалом привели к глобальному распространению нескольких так называемых коммерческих американских и западноевропейских пород, которые обладают высоким потенциалом продуктивности, но требовательны к качеству кормов, зоогигиеническим условиям, для работы с этими породами необходима соответствующая квалификация персонала. Наивысшим генетическим потенциалом характеризуется голштинская порода из США и Канады. Широкое использование голштинского скота в Российской Федерации привело к повышению молочной продуктивности и улучшению технологических качеств молочного скота, однако были выявлены определенные проблемы с состоянием здоровья и адаптацией импортных животных. Высокая молочная продуктивность неизбежно приводит к ослаблению иммунитета, фертильности, уменьшению способности противостоять стрессу. Восприимчивость высокопродуктивных коров ко многим заболеваниям в конечном итоге снижает продуктивность, плодовитость и срок хозяйственного использования. В настоящее время в селекционно-племенной работе с молочным скотом превалирующее внимание уделяется признакам продуктивности, тогда как вопросы сопротивляемости организма неблагоприятным факторам внешней среды остаются малоизученными. Мы сравнили адаптивные способности у голштинского скота отечественной и американской селекции при интродукции в условия Кабардино-Балкарской Республики и у животных черно-пестрой породы, длительно разводимых на территории региона. Исследования проводили в 2013-2015 годах в хозяйствах, расположенных в предгорной зоне Кабардино-Балкарской Республики (ООО «Агроконцерн «Золотой колос», ООО «Союз-Агро»). Были сформированы три группы нетелей (по 30 гол. в каждой) с учетом возраста, физиологического состояния, происхождения и продуктивности. В контрольную группу вошли нетели черно-пестрой породы, в I опытную - животные голштинской породы российской селекции, во II опытную - коровы американской селекции. Определяли бактерицидную, лизоцимную, комплементарную и фагоцитарную активность сыворотки крови. Молочную продуктивность подопытного поголовья учитывали ежемесячно в течение первых двух лактаций. Определяли содержание жира и белка в молоке, оценивали живую массу коров, рассчитывали индекс молочности. Было установлено превосходство нетелей и коров-первотелок черно-пестрой породы по бактерицидной активности сыворотки крови - на 5,7-8,3 (Р > 0,999) и 5,4-7,5 % (Р > 0,999), лизоцимной - на 2,2-3,1 (Р > 0,999) и 1,8-4,5 % (Р > 0,999), комплементарной - на 0,4-0,6 (Р > 0,95-0,99) и 3,2-5,0 % (Р > 0,99-0,999), тогда как у представительниц голштинской породы отечественной и американской селекции наблюдался более интенсивный фагоцитоз: у нетелей - на 4,9-7,7 % (Р > 0,99-0,999), у первотелок - на 2,6-3,8 % (Р > 0,95-0,99). Коровы голштинской породы американской селекции превосходили местных сверстниц черно-пестрой породы по удою: в 1-ю лактацию - на 2227 кг (Р > 0,999), во 2-ю - на 2465 кг (Р > 0,999). Однако большей жирномолочностью и белковомолочностью обладали коровы черно-пестрой породы, которые превосходили голштинских сверстниц зарубежной селекции. Содержание жира и белка в молоке во все анализируемые лактации оказалось выше требований стандарта для соответствующих пород скота. Несмотря на более высокие качественные характеристики молока у коров черно-пестрой породы, выход молочного жира и белка оказался выше в группах голштинского происхождения: в 1-ю лактацию различия по выходу молочного жира между первотелками контрольной и опытных групп составили в среднем 47,9-74,8 кг (Р > 0,999), по количеству молочного белка - 41,0-63,3 кг (Р > 0,999). Аналогичная тенденция сохранилась и во 2-ю лактацию. Максимальные значения индекса молочности наблюдали у коров голштинской породы американской селекции с преимуществом над особями черно-пестрой породы в среднем 366-373 кг (Р > 0,999), над отечественными сверстницами - 135-141 кг (Р > 0,95). Таким образом, голштинский скот отечественной и американской селекции достаточно успешно акклиматизируется в условиях Кабардино-Балкарской Республики

Бесплатно

Адаптация американских экотипов Onobrychis arenaria (Kit.) Ser. в условиях Новгородской области

Дзюбенко Н.И., Абдушаева Я.М.

Статья научная

Приведены результаты изучения биологических особенностей, роста и развития, морфологических признаков, их вариабельности и корреляции между этими признаками и продуктивностью у Onobrychis arenaria, привезенного из США и адаптированного к условиям средней полосы России. Установлено, что адаптированные образцы Onobrychis arenaria формируют большую вегетативную массу, а также характеризуются устойчивостью к заболеваниям и неблагоприятным условиям перезимовки.

Бесплатно

Адаптация и устойчивость растений пшеницы к засухе, опосредованная природными регуляторами роста Bacillus spp.: механизмы реализации и практическая значимость(обзор)

Ласточкина О.В.

Статья обзорная

Абиотические факторы среды, приводящие к дефициту влаги, значительно ограничивают производство основных сельскохозяйственных культур во всем мире (Z. Ahmad с соавт., 2018). В условиях быстрого роста численности населения и изменения климата важно обеспечить продовольственную безопасность, которая в основном возможна за счет повышения продуктивности стратегически важных зерновых культур, включая пшеницу, которая используется человеком во многих регионах мира и обеспечивает более 50 % потребности в пищевой энергии (S. Asseng с соавт., 2019). Использование полезных стимулирующих рост бактерий Bacillus spp. рассматривается как эффективная, экологичная и безопасная природная стратегия защиты растений от стрессов, приводящих к дефициту влаги (M. Kaushal с соавт., 2019; A. Hussain с соавт., 2020; M. Camaille с соавт., 2021). К настоящему времени ростостимулирующий и защитный эффект Bacillus spp. в условиях различных абиотических стрессов показан для многих видов растений (S. Moon с соавт., 2017; H.G. Gowtham с соавт., 2020; N. Shobana с соавт., 2020), включая пшеницу (G. Sood с соавт., 2020; U. Rashid с соавт., 2021). Хотя механизмы такого физиологического действия Bacillus spp. на растения-хозяева в большей степени остаются неизвестными, предполагается, что они включают i) конкуренцию за пространство и питательные вещества с фитопатогенами и повышение доступности макро- и микроэлементов (S. Danish с соавт., 2019; D. Miljakovic с соавт., 2020; А. Kumar с соавт., 2021); ii) продукцию широкого спектра биологически активных компонентов и защитных соединений (M. Saha с соавт., 2016; R. Çakmakçı с соавт., 2017; N. Ilyas с соавт., 2020) и iii) индукцию у растений реакций системной устойчивости к стрессам (I.A. Abd El-Daim с соавт., 2019; C. Blake с соавт., 2021; U. Rashid с соавт., 2021). Вместе с тем эффективность применения одного и того же штамма Bacillus spp. может варьироваться в зависимости от многих факторов, включая спектр синтезируемых штаммами соединений, вид растений, их эколого-географическое происхождение, сортовые особенности, виды стрессов, которым подвергаются растения в период вегетации, и многое другое (A. Khalid с соавт., 2004; G. Salem с соавт., 2018; O. Lastochkina с соавт., 2020b). В настоящем обзоре обобщена информация, касающаяся современного состояния исследований и представлений о растительно-микробных взаимодействиях с точки зрения защиты пшеницы от засухи. В частности, рассмотрены механизмы, лежащие в основе Bacillus -опосредованной адаптации и устойчивости растений пшеницы к дефициту влаги, включающие синтез осмопротекторных и снижающих окислительный стресс соединений (R. Çakmakçı с соавт., 2017), внутриклеточную передачу и усиление защитных сигналов каскадом посредников, а также регуляцию экспрессии генов защитных белков и межорганную трансдукцию при участии основных фитогормонов и их биосинтеза в целом растении (U. Rashid с соавт., 2021), многочисленных соединений, вовлеченных в процессы повышения биодоступности макро- и микроэлементов и продуктивности (А. Hussain с соавт., 2020; А. Kumar с соавт., 2021). Обсуждается влияние Bacillus spp. на параметры фотосинтеза и водного обмена растений (I.A. Abd El-Daim с соавт., 2019), а также их эффективность в засухоустойчивости пшениц разных агроэкологических групп (Л.И. Пусенкова с соавт., 2020). Затронут вопрос совместного применения бактерий Bacillus spp. с другими природными регуляторами роста с целью повышения их эффективности и сохранения стабильности действия (M. Zafar-ul-Hye с соавт., 2019), а также приведены примеры коммерциализации бациллярных препаратов и их эффективности на пшенице. Представленные в обзоре сведения вносят вклад в понимание фундаментальных механизмов взаимодействия Bacillus spp. с растениями пшеницы в условиях дефицита влаги и могут быть использованы для разработки бациллярных биопрепаратов и их внедрения в экологически ориентированные технологии выращивания пшеницы в условиях меняющегося климата.

Бесплатно

Адаптация панкреатической секреции и метаболизма у животных с разным типом пищеварения при замене белкового компонента рациона

Фисинин В.И., Вертипрахов В.Г., Харитонов Е.Л., Грозина А.А.

Статья научная

Вопрос о способности поджелудочной железы адаптироваться к характеру питания остается дискуссионным. Из-за методических трудностей получения чистого панкреатического сока данные об изменении секреторной функции у сельскохозяйственных животных малочисленны и разноречивы (А.Д. Синещеков,1965; П.П. Бердников, 1990; Ц.Ж. Батоев, 2001; A. Huguet с соавт., 2006; В.И. Фисинин с соавт., 2017; K. Liu с соавт., 2018), а влияние определенных ингредиентов в составе корма на панкреатическую секрецию до сих пор не было предметом изучения. В представленной работе мы сопоставили показатели внешнесекреторной функции поджелудочной железы при замещении одного из компонентов рациона, использовав для исследования животных с неодинаковым типом пищеварения аналогичные методы, что позволило выявить как особенности, так и общие закономерности происходящих приспособительных реакций. Нашей целью было изучение механизмов адаптации панкреатической секреции и метаболизма у животных с разным типом пищеварения при замене соевого жмыха (шрота) на подсолнечный. Исследования выполнялись на 18 курах-несушках (Gallus gallus L.) кросса Хайсекс белый (Hisex White) 10-12-месячного возраста (из них 3 - с хронической фистулой панкреатического протока по Ц.Ж. Батоеву, 2001) и 5-месячных поросятах (Sus scrofa domesticus L.) помеси датского ландраса и датского йоркшира с живой массой 45-55 кг (9 гол.: 3 - с канюлей панкреатического протока, 3 - с канюлей подвздошной кишки, 3 - интактные). Показано, что у кур наиболее выраженные изменения в ферментативной активности при замене в рационе соевого жмыха на подсолнечный наблюдаются по липазе: при использовании подсолнечного жмыха в базальный период (до кормления) этот показатель повышается на 37,7 % (р function show_abstract() { $('#abstract1').hide(); $('#abstract2').show(); $('#abstract_expand').hide(); }

Бесплатно

Адаптивная макроэволюция бобово-ризобиального симбиоза

Проворов Н.А.

Статья научная

Бобово-ризобиальный симбиоз (БРС) представляет собой уникальную модель эволюционной биологии, которая позволяет изучать соотношение адаптивной и прогрессивной эволюции в биосистемах, образуемых прокариотами и эукариотами. Макроэволюция БРС заключается в становлении системы компартментов для хостинга микросимбионтов, которые активируют развитие N 2-фиксирующих клубеньков специальными сигналами - липохито-олигосахаридными Nod-факторами. Эволюция БРС разделена на ряд этапов, связанных со становлением эндофитных клубеньковых ассоциаций (анцестральные формы ризобий, сохранившие характерную для их предков способность фиксировать СО 2 и N 2 в чистой культуре, занимают межклеточные пространства клубеньков); примитивного субклеточного симбиоза (ризобии, утратившие способность фиксировать СО 2, располагаются в инфекционных нитях, не проникая в растительные клетки); внутриклеточного мутуализма (ризобии, проникшие в растительные клетки, образуют неспециализированные симбиосомы, где фиксируют N 2, сохраняя репродуктивную активность); симбиоза альтруистического типа (ризобии в специализированных симбиосомах дифференцируются в бактероиды, которые необратимо утрачивают репродуктивную активность, что обеспечивает резкое повышение интенсивности N 2-фиксации). Эта эволюция происходит под действием индуцируемого в эндосимбиотических популяциях ризобий отбора, который может быть индивидуальным (дарвиновский, частотно-зависимый) или групповым (междемовый, родственный) в зависимости от структуры микробных популяций, определяемой механизмами инфицирования растений-хозяев. Под действием этого отбора возрастает сложность организации и целостность БРС, которые служат критериями его эволюционного прогресса, а также экологическая эффективность БРС -его влияние на репродуктивную активность партнеров. При этом взаимодействия бактерий и растений эволюционируют от плейотропного симбиоза (подвижное равновесие отношений мутуализма и антагонизма) к взаимной эксплуатации партнеров (их эквивалентный обмен продуктами N 2-фиксации и фотосинтеза) и далее к высокоэффективному мутуализму альтруистического типа (высокая интенсивность симбиотрофного питания растений азотом представляет собой следствие утраты жизнеспособности бактероидами). Характеристика процессов макро- и микроэволюции симбиоза открывает широкие перспективы для конструирования высокоэффективных форм БРС, включая создание «альтруистических» штаммов ризобий (у которых повышенная симбиотическая эффективность сочетается со сниженной выживаемостью вне растений), а также комбинирование альтернативных программ развития эффективного симбиоза (затратная и экономная), независимо возникших в разных группах бобовых.

Бесплатно

Адаптивная способность различных сортов салата (Lactuca saliva L.) и шпината (Spinacia oleracea L.) к накоплению кадмия и свинца

Горбунов А.В., Ивлиев А.И., Ляпунов С.М., Окина О.И., Добруцкая Е.Г., Кривенков Л.В., Ушакова О.В., Ушаков В.А.

Краткое сообщение

В полевом опыте оценивали интенсивность накопления Cd и РЬ и степень устойчивости к ним различных сортов листовых овощных культур (салат и шпинат) при разном содержании этих металлов в почве. Выявляли сортообразцы салата и шпината с высокой адаптивной способностью к накоплению тяжелых металлов. Определяли критическое содержание Cd и РЬ в почве, при котором защитные механизмы растений перестают работать.

Бесплатно

1
2
3
4
5
6
7
...
В конец

Журнал