Статьи журнала - Сельскохозяйственная биология
Все статьи: 1833
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
Красная степная порода крупного рогатого скота представляет собой локально адаптированную породу юга России и служит ценным генетическим ресурсом для ведения животноводства в условиях аридных и континентальных экосистем. Несмотря на ее практическое значение, геномное разнообразие по данным SNP-маркеров, профиль инбридинга по участкам гомозиготности и внутренняя популяционно-генетическая структура этой породы изучены недостаточно. В настоящей работе мы впервые получили интегральную геномную SNP-характеристику красной степной породы по данным 50K SNP-генотипирования с одновременной оценкой индивидуальной мультилокусной гетерозиготности, инбридинга на основе участков гомозиготности (runs of homozygosity, ROH) и внутренней популяционно-генетической структуры. Цель заключалась в оценке геномного разнообразия красной степной породы с формированием геномной основы для управления этой локально адаптированной породой и ее сохранения. Материалом для исследования служили образцы крови клинически здоровых коров (n = 40) красной степной породы из племенного стада КФХ «Агрофирма Согратль» (Республика Дагестан). Образцы цельной крови отбирали из яремной вены в пробирки с ЭДТА 17 апреля 2025 года. Геномную ДНК выделяли стандартным фенол-хлороформным методом и количественно оценивали на спектрофотометре NanoDrop («Thermo Fisher Scientific Inc.», США). Генотипирование проводили с использованием SNP-чипа средней плотности Illumina BovineSNP50 BeadChip («Illumina, Inc.», США), содержащего 53218 SNP-маркеров. После контроля качества по частоте минорного аллеля (>0,01), доле успешно типированных SNP (≥0,95), доле успешно типированных образцов (≥0,90) и равновесию Харди-Вайнберга (p ≥ 0,001) для анализа было оставлено 52781 аутосомных SNP. Геномное разнообразие у отдельных животных оценивали по мультилокусной гетерозиготности (MLH). Участки ROH выявляли методом последовательного анализа SNP при минимальной длине 1 Мб, наличии не менее 50 SNP в сегменте, не более 1 гетерозиготного генотипа и 1 пропущенного значения на участок и максимальном расстоянии между соседними SNP 1000 кб. Геномный инбридинг рассчитывали как F_ROH = ∑L_ROH/L_auto. Популяционную структуру оценивали методами анализа главных компонент (PCA) и ADMIXTURE при K = 2-5. Значения индивидуальной мультилокусной гетерозиготности варьировали от 0,285 до 0,334 при среднем значении 0,307±0,014, что свидетельствовало об умеренном геномном разнообразии по данным SNP-маркеров. Всего было выявлено 967 ROH-сегментов длиной ≥1 Мб, в среднем 24,2 сегмента на животное. Суммарная длина ROH на геном варьировала приблизительно от 120 до 410 Мб, а коэффициент F_ROH — от 0,030 до 0,130 при среднем значении 0,076±0,022, что указывало на выраженные различия по степени автозиготности. Среди ROH преобладали сегменты промежуточной длины (2-8 Мб), тогда как длинные ROH (>16 Мб) встречались реже, но вносили заметный вклад в суммарную гомозиготность генома. Анализ ADMIXTURE поддержал модель с 3 внутристадными генетическими компонентами (K = 3), а PCA выявил согласующуюся с ней постепенную кластеризацию, при этом PC1 и PC2 объясняли соответственно 5,1 и 4,7 % общей SNP-дисперсии. Совокупность полученных данных свидетельствовала об умеренном генетическом разнообразии, неоднородности по инбридингу и наличии внутренней популяционно-генетической стратификации в пределах стада. Исследованное поголовье красной степной породы следует рассматривать как популяционно-генетически гетерогенную, но сохраняющую породную целостность локально адаптированную популяцию. Полученные результаты формируют геномную SNP-базу для природоохранно-ориентированной селекции и показывают, что устойчивое управление породой должно учитывать как индивидуальную ROH-нагрузку, так и внутреннюю структуру генетических компонентов, выявленных в пределах стада.
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
Статья научная
Вирус герпеса крупного рогатого скота 1-го типа (BоAHV1, по современной классификации Varicellovirus bovinealpha1) — один из основных патогенов, поражающих крупный рогатый скот во всем мире и вызывающий как респираторные, так репродуктивные патологии, включая аборты и бесплодие у коров. У вируса выделено три подгруппы (1.1, 1.2а, 1.2b), неодинаково распространенные в мире. Вирус герпеса крупного рогатого скота 5-го типа (BоAHV5, Varicellovirus bovinealpha5), ранее относившийся к BоAHV1, распространен преимущественно в Южной Америке. BоAHV1 и BоAHV5 вызывают заболевания, сходные по клиническим признакам, и остаются предметом пристального внимания. Особенно актуально изучение распространения и частоты выявления этих агентов и их генетических подгрупп. В настоящей работе впервые установлено генетическое разнообразие герпесвирусов, циркулирующих в популяции крупного рогатого скота на территории бывшего СССР и Российской Федерации. Были дифференцированы 22 штамма и изолята герпесвирусов крупного рогатого скота (BоAHV1 и BоAHV5). Показано наличие в исследованном пуле представителей всех трех известных генетических типов и подтипов BоAHV1 (1.1, 1.2a и 1.2b), а также изолятов, принадлежащих к BоAHV5. Целью работы было генотипирование штаммов и изолятов герпесвирусов крупного рогатого скота, выделенных на территории бывшего СССР и Российской Федерации, при помощи полногеномного сиквенса и поиск однонуклеотидных полиморфизмов для определения генетических подгрупп. Работу проводили в 2022-2025 годах в Институте экспериментальной ветеринарии Сибири и Дальнего Востока ФГБУН Сибирский федеральный научный центр агробиотехнологий РАН, в ФБУН Государственный научный центр вирусологии и биотехнологии «Вектор» Роспотребнадзора и в ФГБНУ Федеральный научный центр — Всероссийский НИИ экспериментальной ветеринарии им. К.И. Скрябина и Я.Р. Коваленко. Объектами исследования были 21 штамм и изолят BоAHV1, выделенные на территории бывшего СССР и Российской Федерации в период 1969-2004 год, а также вакцинный штамм ТК-А(ВИЭВ)В2, входящий в состав живых вакцин против инфекционного ринотрахеита крупного рогатого скота, длительное время применявшихся в нашей стране для специфической профилактики болезни. Все агенты перед секвенированием прошли три пассажа в культуре клеток MDBK на среде Игла МЕМ с глутамином и добавлением 5 % эмбриональной сыворотки и антибиотиков. Нуклеиновые кислоты экстрагировали с использованием набора лабораторных реагентов для выделения общей ДНК QIAamp DNA Mini Kit (250) («Qiagen», США). Элюцию ДНК с мембраны проводили буфером ТЕ. Концентрацию полученной ДНК измеряли с помощью Qubit 3.0 с применением набора реагентов Qubit dsDNA HS Assay Kit («Thermo Fisher Scientific Inc.», США) и затем использовали для подготовки библиотек NGS методом лигирования Y-образных адаптеров («Illumina, Inc.», США). Секвенирование осуществляли на платформе MiSeq («Illumina, Inc.», США) с использованием набора для секвенирования MiSeq Reagent Kit v2 (500-cycles) («Illumina, Inc.», США). Анализ последовательностей фрагментов вируса проводили при помощи пакета MIRA (v.4.9.6), BWA (Burrows-Wheeler Aligner) (v.0.7.15), IGV (v.2.3.78), Samtools (v.1.3.1), GenomeAnalysisTK (v.3.6) (22). Полногеномные последовательности выравнивали при помощи Ugene (v.1.24.1) с использованием алгоритма MAFFT (Multiple Alignment using Fast Fourier Transform) (v7.407) по последовательности штамма Cooper (KU198480.2). Выравнивание последовательностей генов и поиск сайтов для рестриктаз проводили в программе Mega 7 (https://www.megasoftware.net/) по последовательности штамма Cooper (KU198480.2) в соответствии с информацией о последовательности генов, представленных в GenBank. Построение филогенетических деревьев проводили в программе Mega 7. Филогенетический анализ осуществляли методом ближайших соседей (Neighbor-Joining method), матрицу генетических расстояний рассчитывали методом минимальной эволюции. Анализ однонуклеотидных полиморфизмов на сайтах рестрикции HPA I, Sac II, Hind III на участках генов UL28, US3 и UL39, а также филогенетический анализ генов US8 и UL27 показали наличие в исследованном пуле представителей всех трех известных генетических групп BоAHV1 (1.1, 1.2a и 1.2b). На основе выявленных SNP в секвенированных последовательностях были выделены следующие группы: тип 1.1. — 7 последовательностей BоAHV1, субтип 1.2а — 4 последовательности BоAHV1, субтип 1.2b — 3 последовательности BоAHV1, тип 1.3 — 8 последовательностей BоAHV5, включая штамм ТК-А. Результаты типирования были подтверждены филогенетическим анализом герпесвирусов по генам гликопротеинов Е и B. Поскольку некоторые штаммы, отнесенные к субтипу 1.3, были выделены до массового применения вакцины из штамма ТК-А и вызывали заболевание при экспериментальном введении телятам, можно предположить, что они имеют естественное происхождение или возникли либо в результате мутаций, либо рекомбинаций ТК-А и полевых штаммов BоAHV1. Для подтверждения этого необходимо проведение дальнейших исследований.
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
Статья научная
Рассматривается стратегия интродукции восточноазиатских подвидов редьки в Северо-Западный регион России, базирующаяся на методологии ускоренной программируемой селекции в условиях регулируемой агроэкосистемы (РАЭС). Исследовали реакцию 35 сортов дайкона и лобы на действие длинного дня и низкой положительной температуры. Отбирали сорта, слабо реагирующие на воздействие каждого из оцениваемых факторов, и получали в РАЭС гибриды F1 и F2 в комбинациях скрещивания, подобранных по принципу взаимодополнения. При весенних посадках гибридов F2 в открытом грунте выделяли трансгрессивные по размеру корнеплодов и цветушности формы. Оценивали характер наследования признаков чувствительности к фотопериоду и низкой положительной температуре. Обсуждается возможность интродукции перспективных культур в любую климатическую зону на основе предложенного подхода и разработанных методов отбора и оценки.
Бесплатно
Статья научная
Проведен молекулярно-генетический анализ 19 форм трансгенных генотипов разных поколений и двух родительских форм межвидового гибрида томата Lycopersicon esculentum Mill. (сорт Факел) ½ Solanum pennellii Cor. Выявлены различия по длине полученных ПЦР-фрагментов. Проведенный сравнительный анализ первичных последовательностей ПЦР-амп-ликонов позволил установить точное месторасположение сайта интеграции чужеродной экзогенной ДНК в геноме трансгенных растений. На основании полученных данных делается вывод о том, что интеграция произошла посредством гомологичной рекомбинации по триплету AGG с 5'-конца интегрировавшего в геном фрагмента и за счет негомологичной рекомбинации по неустановленному нуклеотидному сайту с 3'-конца.
Бесплатно
Генотипическая изменчивость содержания пентозанов в зерне озимой ржи
Статья научная
Создание сортов разного направления использования - приоритетная задача селекции озимой ржи ( Secale cereale L.). Дифференцирующим показателем, определяющим направление диверсификации ржаного зерна, служит его качественный состав и содержание пентозанов. Целью представленной работы стала оценка изменчивости общего количества пентозанов и содержания водорастворимой фракции арабиноксиланов у российских и зарубежных популяций, гибридов и линий озимой ржи. Объектом исследования служили популяционные и гибридные сорта, линейный и гибридный селекционный материал озимой ржи отечественной и зарубежной селекции. Содержание пентозанов определяли методом высокоэффективной жидкостной хроматографии в системе HPLC-RI («JASCO Deutschland GmbH», Германия), химическим микрометодом с использованием орцин-хлорида и косвенно, посредством оценки вязкости водного экстракта (ВВЭ). Анализ фенотипической и генотипической вариансы, расчет коэффициента вариации проводили на основе двухфакторного дисперсионного анализа с использованием множественного рангового критерия Дункана. В отечественном и зарубежном генофонде были идентифицированы образцы с низким и высоким содержанием пентозанов. Отечественные популяционные сорта и высокопентозановые линии селекции Татарского НИИ сельского хозяйства (ТатНИИСХ) выделялись высокими показателями общего содержания пентозанов и экстрагируемой вязкости. Зависимость между ВВЭ и содержанием фракции водорастворимых пентозанов в изученных количественных пределах с высокой вероятностью (95 %) имела прямолинейный характер. У низкопентозановых линий селекции ТатНИИСХ ВВЭ составляла 6,40-6,45 сантистокс (сСт), у российских популяционных сортов этот показатель находился в пределах 15,40-34,50, у гибридных сортов немецкой селекции достигал 47,50 сСт. У высокопентозановых образцов установлена высокозначимая положительная взаимосвязь между общим содержанием пентозанов, вязкостью водного экстракта и водорастворимой фракцией. Косвенная оценка пентозановой фракции посредством определения ВВЭ ржаного шрота позволяет начинать отбор на ранних этапах селекционного процесса и анализировать значительное число образцов за относительно короткое время. Необходим дальнейший поиск и селекция линий-доноров с низким содержанием арабиноксиланов и их водорастворимой фракции. Фенотипическая оценка малопентозановых форм, основанная только на определении косвенного показателя вязкости, затруднена. У малопентозановых линий выявлена значимая корреляция ВВЭ и содержания водорастворимой фракции ( r = 0,745, Р = 0,05). Наследуемость вязкости водного экстракта зернового шрота составила H2 = 0,71, генотипический коэффициент вариации - 32,53 %, что свидетельствует о целесообразности совершенствования этого показателя селекционными методами. По содержанию водорастворимых пентозанов показатель наследуемости равнялся 0,50, а генотипический коэффициент вариации - 13,02 %, поэтому результативность отбора в этом случае будет невысокой. Представленные параметры генотипической изменчивости применимы только в отношении генотипов, использованных в рамках проведенного нами эксперимента. Выделены российские сорта Марусенька, Огонек, Чулпан 7 с наименьшим количеством водорастворимых пентозанов в муке и шроте. У сорта Огонек выявлено низкое содержание водорастворимой фракции в отрубях. Для более четкой дифференциации образцов, помимо количественной оценки содержания пентозанов (высокомолекулярных арабиноксиланов) в продуктах размола зерна, необходимо разработать экономичные методы анализа их состояния (водопоглощения, вязкости и растворимости).
Бесплатно
Статья научная
Радужная форель (Oncorhynchus mykiss) породы камлоопс занимает особое место в современном рыбоводстве благодаря своим уникальным биологическим характеристикам, высокой продуктивности и способности успешно адаптироваться к различным условиям содержания, сохраняя характерные признаки при разведении. Эта порода нашла широкое применение в товарном рыбоводстве и используется во многих странах как перспективный объект селекционно-племенной работы. Ее товарное выращивание в России также довольно перспективно. Значительный интерес для разведения и использования в селекционных программах имеют высокопродуктивные представители породы камлоопс иностранного происхождения, в популяциях которых структура генотипов изучена недостаточно. В настоящей работе на радужной форели породы камлоопс разного географического происхождения (Финляндия и США) с использованием межмикросателлитных ДНК-маркеров впервые установлено, что около 50 % особей в обеих популяциях имеют уникальные генотипы. Это указывает на высокое генетическое разнообразие породы камлоопс. Также определены уровни гетерозиготности для обеих популяций (0,71 для финской и 0,85 для американской), что позволяет оценить адаптивный потенциал групп рыб. Нашей целью было изучение генетических особенностей культивируемой радужной форели породы камлоопс разного происхождения по межмикросателлитным локусам. Работу проводили в хозяйствах Республики Карелия в 2021 году, материалом для исследования служили образцы мышечной ткани радужной форели (O. mykiss) от 10 особей возрастом 0+ (сеголетки, компания «Hanka-Taimen Oy», Финляндия) и 10 особей возрастом 1 год (годовики, компания «Troutlodge, Inc.», США»). Образцы мышечной ткани площадью 1 см2 хранили в 96 % спирте при -20 °С. ДНК выделяли с помощью реагентов фирмы ООО НПО «Синтол» (Россия) из серии ДНК-экстран 2. Генотипирование ISSR радужной форели из двух популяций было выполнено с использованием трех праймеров-триплексов (CTC)6G, (GAG)6C, (АСС)6G. В реакционную смесь вносили по 1 мкл праймера и 1,5 мкл ДНК. Амплификацию осуществляли на оборудовании BIO-RAD Tetrad 2 («Bio-Rad», США). Ампликоны разделяли по молекулярным массам с помощью горизонтального электрофореза в агарозном геле (1 %) на оборудовании BIO-RADSub-Cell GT System («Bio-Rad», США). Получены данные по частоте аллелей, степени родства между особями, генетическим дистанциям между аллелями, генетическим вариациям между популяциями. При исследовании генетической структуры обнаружено преобладание фрагмента участка ДНК от 260 до 630 п.н. у особей финского происхождения и от 410 до 1100 п.н. у форели американской популяции. У 100 % особей финского происхождения выявлено преобладание участка ДНК 630-770 п.н. (локус 5, праймер (CTC)6G) и участки длиной 770-900 п.н. (локус 6, праймер (CTC)6G). У 100 % особей американской форели обнаружено преобладание участка ДНК 1710-2000 п.н. (локус 11, праймер (GAG)6C). В обеих популяциях около 50 % исследованных особей имели уникальные генотипы, уровень средней гетерозиготности был достаточно высок: 0,71 - у форели финского происхождения, 0,85 - американского. Важно отметить, что выявленные различия в генетической структуре популяций могут иметь практическое значение при организации селекционно-племенной работы. Более высокая гетерозиготность у американской популяции указывает на потенциально более широкий адаптивный потенциал этой группы рыб. При этом обнаруженные различия между популяциями по распространенным генотипам, длинам выделенных аллелей, а также средней гетерозиготности не влияют на выращивание радужной форели камлоопс в товарном рыбоводстве. Уникальность половины генотипов в обеих популяциях свидетельствует о высоком генетическом разнообразии породы камлоопс, что важно для дальнейшей селекционной работы и поддержания здоровья популяций. Полученные результаты демонстрируют значительную генетическую вариабельность внутри породы камлоопс, что может быть обусловлено неодинаковыми условиями содержания и селекционной работой.
Бесплатно
Статья научная
Маститы и метриты - основные заболевания, наносящие молочному скотоводству значительный экономический ущерб, который связан со снижением фертильности и продуктивности, преждевременной выбраковкой высокопродуктивных коров, а также затратами на диагностику и лечение больных животных. В настоящей работе нами впервые проведено генотипирование по генам антибиотикорезистентности, патогенности, вирулентности изолятов Staphylococcus aureus и Escherichia coli , выделенных от крупного рогатого скота на территории Свердловской области. Отмечено наличие изолятов с комбинацией генов, детерминирующих резистентность к антибиотикам и одновременное проявление патогенных и вирулентных свойств. Выявлено, что высокая частота встречаемости генов вирулентности fimA и fimH может иметь важное значение при колонизации E. coli эпителиальных клеток молочной железы и репродуктивного тракта коров. Нашей целью стало изучение генетического профиля изолятов Staphylococcus aureus и Escherichia coli по генам, отвечающим за резистентность к антибактериальным препаратам группы фторхинолонов, цефалоспоринов 2-го поколения, макролидов, аминогликозидов, амфениколов, тетрациклинов, оксазолидинонов, гликопептидов, а также по генам патогенности и вирулентности S. aureus ( sea , seb , sec , seg , tst , luks-PV , lukED , fnbA , fnbB , cna ) и E. coli ( K99 , fim A, fimH , F41 , Sta , STΙa , STΙb , stx1 , stx2 ). Объектом исследования, выполненного в 2021 году, были изоляты E. coli ( n = 26) и S. aureus ( n = 16), выделенные из проб секрета молочной железы и цервико-вагинальных смывов от 29 коров голштинской породы с признаками воспалительного процесса репродуктивного тракта и молочной железы. При микробиологическом исследовании использовали готовые питательные среды: среду Эндо (ФБУН ГНЦ ПМБ), солевой бульон, желточно-солевой агар, элективную солевую среду (агар маннит-солевой) (ООО «BioMedia», Россия), хромогенную среду для E. coli , агар хромогенный для уропатогенных бактерий («Condalab», Испания), двухсахарный агар по Росселю («HiMedia Laboratories Private Limited», Индия). ДНК выделяли с помощью тест-системы для выделения ДНК бактерий Рибо-сорб (ООО «ИнтерЛабсервис», Россия). Чувствительность изолятов к антимикробным препаратам определяли диско-диффузионным методом. Использовали диски с антибиотиками известной концентрации: цефокситин (30 мкг), ципрофлоксацин (5 мкг), левомицетин (30 мкг), тобрамицин (10 мкг), тигециклин (15 мкг), линезолид (30 мкг) (ООО «НИЦФ», Россия). Тестирование на резистентность к линезолиду диско-диффу-зионным методом проводили только в отношении S. aureus в соответствии с Eucast clinical Breakpoint Tables V.12.0. ПЦР-детекцию генетических маркеров антибиотикорезистентности mecA , blaDHA , blaOXA-48 , blaСTX-M выполняли в режиме Real-Time с использованием коммерческих наборов компании ООО НПФ «Литех» (Россия) на анализаторе QuantStudio 5 («Thermo Fisher Scientific», США). Для определения генов антибиотикорезистентности mecA , tetM , vanA , blaFOX , blaEBC , blaACC , blaDHA , blaCITM , blaMOX , blaIMP , генов патогенности E. coli ( stx1 , stx2 ), а также генов вирулентности E. coli ( K99 , fimA , fimH , F41 , Sta , STIa , STIb ) и S. aureus ( sea , seb , sec , seg , tst , luks-PV , lukED , fnbA , fnbB , cna ) использовали специфические олигонуклеотидные праймеры, синтезированные компанией ООО «ДНК-Синтез» (Россия). По результатам ПЦР рассчитывали относительную долю изолятов, положительных по генам патогенности, вирулентности и анибиотикорезистентности, выраженную в процентах. У 12,5 % изолятов S. aureus c фенотипом антибиотикорезистентности были обнаружены гены lukED , кодирующие лейкоцидины. Гены fnbA / B , кодирующие фибронектин-связывающие белки, обнаружены у S. aureus : fnbA - у 18,75 % изолятов, fnbB - у 12,5% (из секрета молочной железы при мастите), fnbB - у 6,25 % (из репродуктивного тракта при эндометрите). В исследованных изолятах S. aureus выявлены паттерны распространения комбинаций генов антибиотикорезистентности с генами вирулентности и патогенности. Для 6,25 % изолятов из репродуктивного тракта коров была характерна комбинация fnbA / fnbB / ermB . У 12,5 % изолятов из секрета молочной железы обнаружено сочетание lukED / fnbB / fnbA / ermB . В 6,25 % изолятов из секрета молочной железы установлена комбинация ermB / ermC / fnbA . В 100% изолятов E. coli с фенотипом антибиотикорезистентности был детектирован ген fimA , при этом в 88,46 % случаев также обнаружен ген fimH , оба гена кодируют факторы адгезии. У одного изолята E. coli , выделенного из цервико-вагинальных смывов коровы с эндометритом, детектирован ген stx2 . Наиболее распространенным сочетанием была комбинация генов fimA / fim H, кодирующих факторы адгезии и регулирующих образование биопленок, она встречалась у 92,31 % изолятов.
Бесплатно
Статья научная
Изучали распределение аллелей генов белков молока и микросателлитные профили животных в трех популяциях крупного рогатого скота симментальской породы разного происхождения (чистопородные животные отечественной и австрийской селекции и голштини-зированные животные отечественной селекции). Выявлены аллели генов белков молока, влияющие на молочную продуктивность. При сравнительном анализе генетической структуры по микросателлитам и генам белков молока показано, что по происхождению, как и ожидалось, наиболее близкородственными являются чистопородные и улучшенные животные отечественной селекции, а по продуктивности и, следовательно, по направлению селекции - улучшенные животные отечественной и животные австрийской селекции.
Бесплатно
Гены-кандидаты, перспективные для маркерной селекции объектов аквакультуры (обзор)
Статья обзорная
Современная аквакультура относится к стремительно развивающимся отраслям мирового производства, дает полноценную пищевую продукцию, которая служит источником животного белка и содержит незаменимые аминокислоты, жиры, витамины, минеральные вещества и ферменты. Это направление важно для решения проблемы продовольственной безопасности. В России товарное рыбоводство по объему пока что существенно уступает промышленному. Перспективный подход в научном сопровождении товарной аквакультуры - поиск полиморфных локусов в генах-кандидатах и выявление достоверных ассоциаций между различными генотипами и показателями продуктивности для последующей маркерной селекции (marker-assisted selection, MAS) объектов товарной аквакультуры. Целью представленного обзора стало обобщение и анализ публикаций, касающихся однонуклеотидных замен (single nucleotide polymorphism, SNP) в генах, влияющих на размер и показатели массы у рыб. Масса тела относится к экономически важным признакам, по которым ведется отбор в рыбоводческих хозяйствах. Она зависит от роста скелетных мышц, поэтому гены, влияющие на рост и развитие мышечной ткани, рассматриваются в качестве потенциальных генов-кандидатов. К наиболее важным из них относятся гены миостатина ( MSTN ), инсулиноподобных факторов роста I и II ( IGF-I, IGF - II ), гормона роста ( GH ) и рецептора гормона роста ( GHR ) (X.Y. Dai с соавт., 2015; D.L. Li с соавт., 2014). При оценке влияния генов-кандидатов на определенный признак сначала исследуются полиморфизмы в этих генах, а затем проводится статистическая оценка взаимосвязи между специфическими аллелями/генотипами и фенотипической экспрессией интересующего признака. Если обнаружены достоверные ассоциации, это считается доказательством того, что ген либо непосредственно участвует в генетическом контроле признака, либо функциональный полиморфизм расположен достаточно близко к маркеру и два локуса находятся в неравновесном сцеплении (M. Lynch и B. Walsh, 1997; D.L. Yowe и R.J. Epping, 1995). Миостатин играет важную роль в ингибировании роста и развития мышц. У большинства млекопитающих потеря или инактивация миостатина ( MSTN -/-) обусловливает увеличение размера и числа миоволокон, что приводит к наращиванию мышечной массы (A. Clop с соавт., 2006; L. Grobet с соавт., 1997; D.S. Mosher с соавт., 2007; S. Rao с соавт., 2016). Гены инсулиноподобных факторов роста I и II кодируют соответствующие полипептидные гормоны, которые имеют молекулярную структуру, сходную с проинсулином, и играют важную роль в регуляции процессов роста, развития и дифференцировки клеток и тканей у позвоночных (J.I. Jones с соавт., 1995; M. Codina с соавт., 2008). Инсулиноподобные факторы роста I и II - важнейшие эндокринные посредники действия соматотропного гормона, они синтезируются в печени и скелетных мышцах, а также в других тканях (W.J. Tao и E.G. Boulding, 2003; K.M. Reindl с соавт., 2011). Гормон роста, или соматотропин, - это полипептидный гормон, который синтезируется в соматотропных клетках гипофиза и играет важную роль в регуляции соматического роста рыб (J.I. Johnsson и B.T. Björnsson, 1994; B. Cavari с соавт., 1993). Рецептор гормона роста представляет собой трансмембранный белок, который принадлежит к суперсемейству цитокиновых рецепторов класса 1 и служит важнейшим регулятором роста и метаболизма (T. Zhu с соавт., 2001). GHR как рецептор опосредует биологическое действие гормона роста на клетки-мишени благодаря передаче стимулирующего сигнала через клеточную мембрану с последующей индукцией транскрипции многих генов, включая IGF-I (Y. Kobayashi с соавт., 1999). SNPs в генах MSTN, IGF-I, IGF-II, GH, RGH могут влиять на размеры и показатели массы у разных видов рыб и использоваться как вспомогательный инструмент в программах разведения (D. Gencheva и S. Stoyanova, 2018; C. De-Santis и D.R. Jerry, 2007; Y. Sun с соавт., 2012). Рассмотренные в обзоре функциональные характеристики и ассоциации показателей роста и развития с генетическими полиморфизмами в генах миостатина, инсулиноподобных факторов роста I и II, гормона роста и рецептора гормона роста позволяют рекомендовать их в качестве наиболее перспективных генов-кандидатов для поиска полиморфных локусов с последующей статистической оценкой связей генотип-признак. Результаты достоверных ассоциаций могут использоваться в маркерной селекции ремонтно-маточных стад для повышения эффективности товарной аквакультуры.
Бесплатно
Гены-мишени для получения сортов картофеля (Solanum tuberosum L.) с заданными свойствами крахмала
Статья обзорная
Крахмал - важное сырье органического происхождения, легкодоступное в промышленных масштабах для хозяйственной деятельности человека. Оптимальный набор физико-химических свойств молекул амилозы и амилопектина, составляющих крахмал, значительно варьирует в зависимости от области применения. Молекулярный, надмолекулярный состав и строение этих молекул регулируются генами биосинтеза и могут рассматриваться как фенотипические признаки, по которым возможна селекция. Комбинируя определенные варианты генов, можно запрограммировать растения картофеля на производство крахмала с заданной структурой и свойствами. Цель представленного обзора - обсуждение вариантов генов или их сочетаний, программирующих биосинтез крахмала в той или иной модификации, в зависимости от планируемого практического результата при последовательной постановке задачи на этапах «промышленное применение крахмала®свойства крахмала®белки (ферменты)®кодирующие гены». Для изменения генотипа растений может использоваться как классическая или маркер-опосредованная комбинационная селекция, так и методы генетической инженерии, в том числе получение нетрансгенных растений с заданными свойствами на основе технологий геномного редактирования. Биосинтез крахмала в клетках мякоти клубня картофеля происходит в цитозоле и пластидах с участием семи основных ферментов и завершается в крахмальной грануле (на ее поверхности или внутри) с привлечением еще около десятка ферментов. Так, нокаут гена GBSS кардинально повышает содержание амилопектина в крахмале, достигающее более 98 %, поэтому именно генотипы с нокаутом по указанному гену были получены раньше других генетически модифицированных форм картофеля с измененным крахмалом и протестированы в полевых условиях в качестве технической культуры. Крахмал с высоким содержанием амилопектина дает гели повышенной оптической прозрачности, устойчивости при центрифугировании, а также демонстрирует повышение максимальной и конечной температуры желатинизации и измененные реологические свойства. Если кроме гена GBSS ингибировать гены крахмалсинтаз SSII и SSIII, то крахмал образует гели, которые значительно стабильнее получаемых из обычного крахмала в условиях длительной заморозки и в циклах «замораживание-оттаивание». Ингибирование гена SBEI, кодирующего основной разветвляющий фермент, на практике не приводит к повышению количества амилозы в модифицированном картофеле. Однако совместное подавление экспрессии генов SBEI и SBEII позволяет получать крахмал с высоким содержанием амилозы (60-89 %) с примесью небольшого количества амилопектина. При усилении экспрессии фермента SBEII образуется крахмал с повышенной степенью разветвленности молекул амилопектина и укороченными цепями. При подавлении экспрессии SBEII, наоборот, степень разветвленности амилопектина снижается и возрастает количество удлиненных цепей. Нокаут гена GWD приводит к синтезу амилопектина со сниженным содержанием фосфатных групп и, соответственно, к уменьшению вязкости гелей на основе такого крахмала. Кроме того, скорость биокаталитического гидролиза крахмала с пониженным содержанием фосфатных групп уменьшается. Повышенный уровень экспрессии SSIV приводит к увеличению содержания крахмала в клубнях трансгенных растений как в теплице, так и в полевых условиях. На генетическом уровне можно также корректировать морфологию и кристалличность гранул крахмала. Как правило, морфологические признаки, в том числе физико-хими-ческие свойства крахмала, регулируются не одним-двумя генами, а генной сетью. Поэтому выявление локусов количественных признаков и идентификация диагностических маркеров на их основе позволяет применять методы маркер-ориентированной селекции (marker-assistant selection - MAS) для получения сортов картофеля, продуцирующих крахмал с заданными свойствами, который будет представлять собой оптимальное сырье для тех или иных отраслей промышленности.
Бесплатно
Геохимические аспекты йода и его участие в метаболизме растений (обзор)
Статья научная
Йод — важный элемент биосферы, который присутствует во всех живых организмах. Йод в виде газа и водяных паров переносится на сушу, где аккумулируется в почвах главным образом в форме йодида (I-), йодата (IO3-) и органически связанного йода (S. Ahmad с соавт., 2021; S. Zhao с соавт., 2023; G. Jiang с соавт., 2024). Почва, в свою очередь, служит источником йода для подземных вод (K. Yue с соавт., 2024). Пространственное распределение йода в почвах происходит посредством вымывания, поглощения растениями и органическим веществом почвы, а также испарения (D.J. Ashworth, 2009). Ароматические соединения — это основные переносчики осадочного йода (S. Zhao с соавт., 2023). Предполагается, что один из наиболее вероятных путей включения йода в органическое вещество почвы состоит в его связывании с ароматическими кольцами в орто- и пара-положении относительно электронодонорной группы (аминогруппы) ароматического кольца (C. Xu с соавт., 2012). Множество исследований демонстрируют, что почвенные микроорганизмы вовлечены в процесс трансформации йода (Y. Muramatsu с соавт., 1999; C.M. Yeager с соавт., 2017; R.M.Grandbois с соавт., 2023). Йод в почвах метилируется и улетучивается за счет окисления I- в виде CH3I, HIO и I2 (S. Amachi с соавт., 2008; M. Seki с соавт., 2013). Важная роль в этом процессе отводится внеклеточным бактериальным ферментам (Z. Jiang с соавт., 2024). Установлено, что йод принимает участие во многих метаболических процессах растений (C. Kiferle с соавт., 2021; V.L. Nascimento с соавт., 2022; J.d.S. Lima с соавт., 2023). Йод как микроэлемент способствует повышению активности ферментов (N. Gupta с соавт., 2015; L.L. Rivera-Solís с соавт., 2025), увеличению содержания различных антиоксидантов (B. Blasco с соавт., 2008; R. Leyva с соавт., 2011), ускоряет наступление фенологических фаз (C. Kiferle с соавт., 2021), стимулирует фотосинтетическую деятельность (R. Li с соавт., 2016; F. Mejía-Ramírez с соавт., 2023) и накопление азотных соединений (S. Smoleń с соавт., 2012), повышает адаптивность в случаях абиотических стрессов (N. Gupta с соавт., 2015; J.d.S. Lima с соавт., 2023). В том числе в растениях обнаружены аналоги тиреоидных гормонов, такие как трийодтиронин и тетрайодтиронин (L. Fowden, 1959; М.И. Гарипова с соавт., 2020; S. Smoleń с соавт., 2023). В растениях салата йод присутствовал в виде йодида (16,1 мкг/л) и натриевой соли трийодтиронина (T3-Na) (484,1 мкг/л) (S. Smoleń с соавт., 2021). Установлено, что йод включается в состав пептидов. В этих аминокислотных последовательностях в большинстве случаев йод встраивался в молекулу тирозина, а также гистидина. Так, йод влияет на экспрессию различных генов и структуру белков посредством их йодирования (C. Kiferle с соавт., 2021). Включение йода в состав органических веществ, таких как белки и ферменты, указывает на важность этого микроэлемента для развития растений. Изучение биофильной природы йода и его сродства с органическими соединениями позволит рассматривать перспективы применения йодных удобрений.
Бесплатно
Гепатозащитные свойства дипепиридинодиоксипропилметилурацила при интоксикации животных нитратами
Статья научная
Оценивали эффективность использования дипепиридинодиоксипропилметилурацила (ДППОМУ) при острой нитратной интоксикации белых крыс. Определяли функциональную активность и морфологические изменения клеток печени крыс под влиянием нитрата натрия и после введения ДППОМУ.
Бесплатно
Статья научная
Наночастицы цинка (Zn НЧ) и оксида цинка (ZnO НЧ) рассматриваются как материалы с низкой токсичностью, поскольку Zn - один из важнейших микроэлементов в организме человека, он обычно присутствует в пищевых продуктах и используется в качестве пищевой добавки. В настоящее время наносоединения на основе цинка относятся к наиболее применяемым, однако данных, позволяющих оценить степень опасности наноматериалов (НМ) для млекопитающих, включая человека (в том числе эмбриотоксические эффекты), пока что явно недостаточно. Целью настоящей работы было изучение потенциально негативных последствий воздействия положительно заряженных наночастиц цинка (Zn НЧ) и оксида цинка (ZnO НЧ) размерностью 90 и 95 нм на метаболические процессы в организме крыс линии Wistar в период беременности и на развитие плода. Оценивали морфологические и биохимические показатели крови, морфофункциональное состояние печени, содержание эссенциальных макро- и микроэлементов в тканях, течение и исход беременности. Содержание эритроцитов (х1012/л), лейкоцитов (х109/л), гемоглобина (г/л), гематокрит (%) определяли на 21-е сут эксперимента с использованием автоматического анализатора URIT-2900 Vet Plus («URIT Medical Electronic Group Co., Ltd», Китай), активность аланинаминотрансферазы (АлАТ), аспартатаминотрансферазы (АсАТ) и лактатдегидрогеназы (ЛДГ) - на автоматическом биохимическом анализаторе CS-T240 («DIRUI Industrial Co., Ltd», Китай) с применением коммерческих биохимических наборов для ветеринарии ДиаВетТест (Россия). Содержание макро- и микроэлементов оценивали методами атомно-эмиссионной и масс-спектрометрии с использованием масс-спектрометра Elan 9000 и атомно-эмиссионного спектрометра Optima 2000V («Perkin Elmer», США). В эксперименте не были выявлены эмбрио-фетальные патологии. Отмечалось достоверное повышение содержания эритроцитов и гемоглобина при введении Zn НЧ. Поступление ZnО НЧ приводило к развитию умеренного лейкоцитоза. Рост активности ферментов (АлАТ, АсАТ, ЛДГ) указывал на развивающиеся деструктивные процессы в ткани печени, интенсивность которых прямо зависела от дозы и вида наночастиц. Биохимические исследования крови подтвердили потенциальный гепатотоксический эффект Zn НЧ и ZnO НЧ, о котором также свидетельствовала микроструктурная реорганизация печени, отражающая, с одной стороны, процессы дистрофии и цитолиза, с другой - регенерацию и функциональную активизацию органа, что можно рассматривать как компенсаторные (адаптационные) реакции на токсическое действие указанных наночастиц. По степени выраженности этих явлений, учитывая сопоставимые дозы, ZnО НЧ следует отнести к наиболее токсичным по сравнению с Zn НЧ. Введение Zn НЧ и ZnO НЧ в оцениваемых дозировках не приводило к критическим изменениям общего пула макро- и микроэлементов, а также содержания Zn в печени крыс и тканях плода. Происходило накопление некоторых эссенциальных элементов, что, однако, не влияло на течение и исход беременности.
Бесплатно
