Статьи журнала - Сельскохозяйственная биология
Все статьи: 1768
Статья обзорная
В последние десятилетия в кормлении животных и кормопроизводстве во всем мире все более острой становится проблема дефицита кормового протеина. Она особенно актуальна для регионов, где не возделывается соя (которая считается идеальным источником протеина для всех видов кормов), в том числе для России с ее невысоким объемом внутреннего производства сои. Для решения этой проблемы, снижения себестоимости кормов и импортозависимости по кормовому протеину все шире используются местные ресурсы, в частности масличные культуры семейства Brassicaceae рапс ( Brassica napus L.) и рыжик ( Camelina sativa L.), которые неприхотливы к условиям возделывания. Их жмыхи и шроты богаты протеином, но при этом содержат антипитательные факторы, в том числе гликозиды - глюкозинолаты (ГЛ). Это защитные вещества растений - вторичные метаболиты, представляющие собой обширный класс О-сульфатов алкил-альдоксимов, у которых к гидроксиминовому углеродному атому в цис-положении к сульфатной группе присоединен остаток β-D-тиоглюкопиранозида. Сейчас их идентифицировано уже более 120 (B.A. Halkier и J. Gershenzon, 2006). Однако если токсические и антипитательные эффекты ГЛ рапса и методы их нейтрализации изучены довольно хорошо, то по рыжику такие исследования только начинаются, поскольку эту культуру стали массово возделывать относительно недавно. При работе с рыжиком зачастую приходится ориентироваться на данные исследований на рапсе. Настоящий обзор посвящен анализу свойств ГЛ, их неблагоприятного воздействия на сельскохозяйственную птицу и методам его нейтрализации. Сами по себе ГЛ не токсичны, и их участие в защитном ответе растений на повреждения связан с эндогенными ферментами β-тиоглюкозидазами (мирозиназами), которые в норме локализуются в разных органах и тканях, но при повреждении вступают во взаимодействие. Это приводит к гидролизу ГЛ с отщеплением глюкозы и последующей трансформацией аглюконового остатка в различные потенциально токсичные продукты: изотиоцианаты, тиоцианаты, оксазолидинтионы, нитрилы и эпитионитрилы (D.J. Kliebenstein с соавт., 2005). Аналогичные процессы могут осуществляться микрофлорой пищеварительного тракта птицы. Главным токсическим эффектом этих продуктов считается гойтрогенность - нарушение синтеза и выброса в кровоток щитовидной железой тиреоидных гормонов, которое при более тяжелых формах интоксикации приводит к гипертрофии железы и образованию зоба. В субтоксических дозах такие метаболиты могут ухудшать рост молодняка, а у несушек - снижать яйценоскость и вызывать «рыбный» запах яиц. По рапсу с 1960-х годов в результате селекция на снижение содержания ГЛ создано значительное число низкогликозидных сортов. По рыжику такие работы начаты недавно, и о получении его низкогликозидных сортов пока не сообщалось. Для уменьшения содержания ГЛ в продуктах переработки рапса и рыжика (шротах и жмыхах) можно использовать разные методы, в частности термообработку (при ~ 100 °С), замачивание в воде, воздействие водными растворами щелочей или сульфата меди, твердофазную микробную ферментацию, микронизацию, экструзию (M.K. Tripathi и A.S. Mishra, 2007). Максимальным допустимым количеством глюкозинолатов в рационах птицы принято считать 5-6 ммоль/кг, что соответствует 5-10 % продуктов из рыжика, 10 % продуктов из немодифицированного рапса и 15-20 % продуктов из рапса с генетически сниженным содержанием глюкозинолатов. Изучение механизмов токсичности ГЛ и антипитательных свойств рапса и в особенности рыжика необходимо для решения практически задач кормления птицы и селекционного улучшения сортов этих кормовых культур.
Бесплатно
Статья научная
У пород крупного рогатого скота, овец и домашней лошади, а также сортов риса сравнили спектры продуктов амплификации, получаемые в полимеразной цепной реакции с использованием фланга ретротранспозона PawS5 семейства R173 в качестве праймера. Обнаружено, что спектр ампликонов имеет выраженные породо- и сортоспецифичные характеристики. Обсуждаются возможные причины присутствия в геномах животных и растений гомологичных нуклеотидных последовательностей, ассоциированных с ретротранспозонами, их полиморфизм и эффективность использования в качестве якоря (anchor) для полилокусного геномного генотипирования сельскохозяйственных видов животных и культурных растений.
Бесплатно
Статья научная
Изучали влияние механотеплоэлектростатической стимуляции вымени в период подготовки к отелу на концентрацию кортизола, прогестерона, тиреотропного гормона и пролактина в крови нетелей и первотелок айрширской породы, а также помесей F1 (красная степная × голштинская).
Бесплатно
Статья обзорная
Гуар Cyamopsis tetragonoloba (L.) Taub. - однолетнее бобовое растение многоцелевого назначения. В Индии гуар издавна известен как кормовое растение c высокой питательной ценностью, его зеленая масса используется на корм и как сидерат (К.М. Мурадов, 1973). Молодые бобы гуара употребляют в пищу, существуют сорта овощного направления (N.K. Dwivedi, 2009). Оболочки семян и зародыш применяются в качестве высокобелкового ингредиента при кормлении крупного рогатого скота, птицы, рыбы. Эффект антипитательных веществ гуарового корма нивелируется за счет термической обработки и добавления ферментов (M. Hussain с соавт., 2012). Корм в виде муки Churi 40 содержит 40 % белка, гранулированные корма Korma 50 и Korma 60 - соответственно 50 и 60 %. Из эндосперма семян гуара извлекают гуаровую камедь, которая широко используется во всем мире в качестве загустителя в пищевой, косметической, текстильной, бумажной, а в последние десятилетия - в нефтяной промышленности (D. Mugdil с соавт., 2014). Потребность в гуаровой камеди растет как на внешнем, так и на внутреннем рынке, в связи с чем возникла необходимость заново оценить перспективы культивирования гуара в России. Генетическое разнообразие гуара сосредоточено в Индии. В США выведены улучшенные сорта (W. Liu, 2003). В Институте генетических ресурсов растений (ВИР) в России коллекция гуара, основанная Н.И. Вавиловым, насчитывает более 100 образцов. Коллекцию изучали и поддерживали в южных филиалах ВИР (А. Павлова, 1964), однако тогда гуар был признан малораспространенной культурой. В 2014-2017 годах коллекция ВИР пополнилась новыми образцами. Коллекционные образцы гуара после 40 лет хранения имеют высокую всхожесть. Данные отечественных ученых подтверждают возможность выращивания гуара и получения кондиционных семян в южных регионах России. Основные требования к культуре гуара в России - скороспелость, урожайность и качество камеди.
Бесплатно
Гуморальные и клеточно-опосредованные механизмы иммунитета при африканской чуме свиней (обзор)
Статья научная
О формировании защитного иммунитета при африканской чуме свиней (АЧС) свидетельствует бессимптомное течение инфекции в аборигенных популяциях Phacochoerus africanus, Potamochoerus porcus, Hylochoerus spp. в Африке и лабораторное получение авирулентных штаммов вируса АЧС (African swine fever virus - ASFV), инокуляция которых свиньям защищает их от гибели в случае последующего заражения гомологичным вирулентным изолятом. Перенос сыворотки или молозива от конвалесцентов интактным свиньям в случае их последующего заражения вирулентным изолятом может задержать проявление клинических симптомов болезни, уменьшить виремию и увеличить процент выживших особей (R.C. Knudsen с соавт., 1987; D.H. Schlafer с соавт., 1984; D.V. Onisk с соавт., 1994). Вероятнее всего, гуморальное звено иммунитета реализуется не за счет нейтрализации вируса АЧС, а с участием механизмов комплементзависимого цитолиза (КЗЦ) и антителозависимой клеточной цитотоксичности (АЗКЦ) (В.В. Макаров, 2013). Включение клеточно-опосре-дованных механизмов защиты, лизис зараженных клеток нормальными киллерами (N-киллерами) и цитотоксическими Т-лимфоцитами (ЦТЛ) обеспечивает хроническое или бессимптомное течение инфекции (S.G. Norley с соавт., 1983, 1984). Установлено, что истощение моноклональными антителами in vivo CD8+ T-лимфоцитов свиней, предварительно иммунизированных аттенуированным штаммом вируса АЧС, аннулирует защитный иммунитет к их последующему заражению вирулентным гомологичным штаммом (C.A.L. Oura с соавт., 2005). Индукция и эффекторная активность АЗКЦ и ЦТЛ зависят от дозы и биологических свойств штаммов вируса АЧС (А.Д. Середа, 2010). Высокая АЗКЦ, начиная с 3-х сут, и активность клеточно-опосредованных механизмов иммунитета на 6-е сут после инокуляции вируса АЧС обеспечивают быстрое снижение титров вируса в крови и, соответственно, отсутствие клинических симптомов болезни (А.Д. Середа с соавт., 1992). Гуморальные и клеточно-опосредованные механизмы защиты действуют синергично, что принципиально важно учитывать при создании кандидатных рекомбинантных вакцин против АЧС. Определены белки вируса АЧС, которые считаются вероятными кандидатами на роль антигенов, индуцирующих формирование протективных механизмов при АЧС. Иммунизация свиней комбинацией вирусных белков р54 и р30-32 приводила к отсрочке начала проявления клинических симптомов болезни после инфицирования вирулентным изолятом (P. Gómez-Puertas с соавт., 1998). CD2v (или ГП 110-140) - мембранный белок вируса АЧС, определяющий феномен гемадсорбции и охарактеризованный как серотипоспецифический (J.M. Rodriguez с соавт., 1993; А.Д. Середа с соавт., 1992; A. Malogolovkin с соавт., 2014). Поэтому его следует рассматривать как критически важный компонент при создании экспериментальных защитных препаратов (H.H. Takamatsu с соавт., 2013). Таким образом, проведенные к настоящему времени исследования свидетельствуют об участии как гуморального, так и клеточного эффекторного механизма иммунитета в формировании защиты при АЧС.
Бесплатно
ДНК маркеры и "микросателлитный код" (обзор)
Статья обзорная
Одной из центральных проблем в современном животноводстве остается поиск генетических маркеров, которые упростили бы отбор и подбор животных для скрещиваний и повысили вероятность получения потомства с желательными хозяйственно ценными признаками. В обзоре рассмотрены примеры наиболее успешного применения различных типов ДНК маркеров для решения конкретных селекционных задач: микросателлитов - для исключения ошибок происхождения, мононуклеотидных полиморфизмов (SNP) - для создания карт геномных районов, полиморфизм в которых ассоциирован с модификацией фенотипических характеристик (D.J. Rigden, X.M. Fer-nández, 2023) и локализацией ключевых генов адаптации к давлению естественного отбора на краях ареалов и в зонах рискованного животноводства (E.K. Cheruiyot с соавт., 2022; L. Buggiotti с соавт., 2021, 2022), областей с повышенным варьированием копийности геномных участков (CNV) - для анализа механизмов ответа полигенных систем (сенсорных, иммунных, транспортерных) на воздействие факторов естественного и искусственного отбора (Y. Huang с соавт., 2021; P. Davoudi с соавт., 2022). Обсуждается преимущественное вовлечение диспергированных и тандемных повторов (в частности, микросателлитных) как элементов регуляторных сетей в эпигенетическую и фенотипическую изменчивость (R.P. Kumar с соавт., 2010). Рассматривается сложная структурно-функциональная организация микросателлитов, индивидуальная изменчивость некоторых локусов, их участие в процессах эволюции, рекомбинации, транскрипции, в формировании вторичной структуры ДНК, модификации архитектоники интерфазного ядра, в регуляции профилей генной экспрессии (R.P. Kumar с соавт., 2010; X. Tang с соавт., 2022). Исследования регуляторных сетей приобретают особое значение в связи с накоплением информации о существенных различиях по размерам генома у животных разных таксонов, распространенности и составу мобильных генетических элементов (источников компонентов регуляторных сетей) при сходстве числа генов, кодирующих белки (В.И. Глазко с соавт., 2022). Эти данные свидетельствуют о перспективности полилокусного генотипирования на основе микросателлитных и диспергированных повторов для выявления особенностей популяционно-генетической структуры, консолидированности и различий между группами животных.
Бесплатно
Статья научная
Расширить производство говядины, которая имеет высокую питательную ценность и уникальный аминокислотный состав (В.С. Колодязная с соавт., 2011; D. Pighin с соавт., 2016), можно за счет использования специализированных мясных пород крупного рогатого скота, в частности абердин-ангусской. Эта порода положительно зарекомендовала себя при разведении как за рубежом, так и в России благодаря хорошей акклиматизационной способности и высокой продуктивности (R. Toušová с соавт., 2015; V.M. Gabidulin с соавт., 2018; А.И. Отаров с соавт., 2021). Современные стратегии повышения эффективности мясного скотоводства включают анализ ДНК животных, который позволяет устанавливать генетические детерминанты высокой продуктивности для целенаправленного отбора носителей экономически значимых аллелей (В.Ф. Федоренко с соавт., 2018; S.A. Terry с соавт., 2020). В настоящей работе впервые созданы тест-системы на основе метода ПЦР-ПДРФ для выявления аллельных вариантов полиморфизмов Arg4Cys LEP и CAPN1 _316, при помощи которых провели генотипирование популяции крупного рогатого скота абердин-ангусской породы. Были подсчитаны частоты встречаемости различных генотипов изучаемых полиморфизмов, а также определено влияние полиморфизмов генов лептина и кальпаина 1 на откормочные качества животных. Цель исследований заключалась в разработке тест-систем для выявления полиморфизма генов лептина ( LEP ) в позиции c.466 C→T и кальпаина 1 ( CAPN1 ) в позиции rs17872000, исследовании популяции крупного рогатого скота абердин-ангусской породы по этим генам и гену миостатина ( MSTN ), а также в определении связи различных аллельных вариантов с откормочными качествами животных. Объектом исследования была популяция молодняка крупного рогатого скота ( Bos taurus ) абердин-ангусской породы ООО «КФХ «Хэппи Фарм» (Калужская обл., Медынский р-н) ( n = 145), представленная группами бычков ( n = 64) и телок ( n = 81), рожденных в период с марта 2020 года по май 2021 года. Отъем телят от матерей проводили в возрасте 6-9 мес в зависимости от развития теленка. Живую массу определяли в возрасте 6, 8, 12 и 15 мес. Для генотипирования из образцов крови выделяли ДНК с использованием набора ДНК-Экстран 1 (ЗАО «Синтол», Россия). При разработке тест-систем применяли метод полимеразной цепной реакции с последующим анализом полиморфизма длин рестрикционных фрагментов (ПЦР-ПДРФ). ПЦР-амплификацию осуществляли на термоциклере Bio-Rad T100 («Bio-Rad Laboratories», Сингапур). При успешной амплификации дальнейший ПДРФ-анализ, позволяющий дифференцировать различные аллели изучаемых SNPs, проводили при помощи эндонуклеаз рестрикции, для которых в ДНК-последовательностях мутантных аллелей обнаружены сайты узнавания. Эндонуклеазы подбирали в программе NEBcutter v2.0. (https://nc2.neb.com/NEBcutter2/). Анализ продуктов ПЦР-ПДРФ проводили методом гель-электрофореза в 2 % агарозном геле. Тест-система для анализа полиморфизма F94L MSTN была разработана ранее (E.N. Konovalova с соавт., 2021). Для верификации корректности ПЦР по полиморфизму гена кальпаина 1 CAPN1 _316 амплификаты трех возможных генотипов были секвенированы по Сэнгеру. При разработке тест-системы для диагностики полиморфизмов Arg4Cys LEP и CAPN1 _316 использовали последовательности NM_174259 и AJ512638.1 из Национального центра биотехнологической информации (National Center for Biotechnology Information, NCBI, https://www.ncbi.nlm.nih.gov/). Установлено, что по полиморфизму F94L MSTN генотип CC встречался у 98,77 % исследованных животных. По полиморфизму Arg4Cys LEP наиболее часто встречался генотип СТ , частота которого в группе бычков составила 42,19 %, телок - 45,68 %. По полиморфизму CAPN1 _316 таковым оказался генотип GG , который выявляли у 51,56 % бычков и 69,14 % телочек. Частоты желательных с точки зрения продуктивности аллелей в группах бычков и телок составили: А F94L MSTN - 0,00 и 0,01, С Arg4Cys LEP - 0,49 и 0,51, C CAPN1 _316 - 0,20 и 0,28. Бычки с генотипом ТТ Arg4Cys LEP демонстрировали наибольшую эффективность набора живой массы в период от рождения до 8 мес, среднесуточный прирост их массы составил 778 г и был достоверно выше ( t = 2,18) по сравнению с СС (748 г). В отношении полиморфизма CAPN1 _316 в группе телок от рождения до 8 мес была отмечена тенденция к более высоким приростам массы у животных с генотипом СС : они набирали 770 г/сут, тогда как особи c генотипами GC и GG - соответственно 720 и 730 г/сут. Однако в послеотъемный период наблюдаемые тенденции поменялись: у бычков в возрасте 12 мес с генотипом СС Arg4Cys LEP наблюдалась значительно большая живая масса по сравнению с СТ , а телки с GG CAPN1 _316 в период от 8 до 15 мес имели достоверно более высокий прирост живой массы по сравнению с СС (790 г против 740 г). Разработанные нами тест-системы для ДНК-диаг-ностики полиморфизмов Arg4Cys LEP и CAPN1 _316 могут быть использованы при генотипировании мясного скота и отборе животных - носителей желательных генотипов.
Бесплатно
ДНК-генотипирование сортообразцов вишни и черешни
Статья научная
Проводили анализ полиморфизма рассеянных повторов ДНК различных видов Prunus. Оценивали межвидовой и внутривидовой полиморфизм и пригодность метода для различения близкородственных сортов и гибридов вишни и черешни.
Бесплатно
ДНК-фингерпринтинг и анализ генетического разнообразия у растений
Статья научная
На основе анализа последних достижений в области молекулярной биологии рассматриваются методические подходы для выявления полиморфизма и изучения генетического разнообразия у высших растений. Основное внимание уделено методам ДНК-фингерпринтинга и секвенирования ДНК. Представлена сравнительная оценка полиморфизма, выявляемого на уровне ДНК, изоферментов и запасных белков семян растений. Перечислены основные свойства, которыми должны обладать молекулярные маркеры, применяемые для анализа генетического разнообразия у растений. Обсуждаются перспективы использования молекулярных маркеров в генетике и селекции растений.
Бесплатно
Дальневосточные виды Chrysanthemum: о сохранении генофонда в культуре ex situ
Статья научная
В южных районах российского Дальнего Востока произрастают восемь представителей рода Chrysanthemum, относящиеся к третичными реликтам и находящиеся под угрозой исчезновения. Мы оценили биологические особенности (феноритмы роста и развития, устойчивость к патогенной микобиоте, зимостойкость, репродуктивные особенности и размножение) у диких сородичей хризантемы садовой ( Chrysanthemum hortorum Bailey), определяющие успешность введения в культуру для выращивания в ботанических садах с целью сохранения их оригинальной генетической информации и признаков, ценных для селекции. Результаты введения в культуру редких дальневосточных видов Chrysanthemum показали, что виды Chrysanthemum chanetii, C. coreanum, C. mongolicum, C. naktongense, C. zawadskii характеризуются высокой жизненностью и устойчивостью при культивировании. Экологическая специфичность C. maximowiczii проявилась в достаточно узком в сравнении с другими природными представителями Chrysanthemum диапазоне выносливости по отношению к режиму водообеспечения и показателю кислотности почвы. Успешность интродукции этого вида зависит от создания специфичного агрофона. Выявленный адаптивный потенциал дикорастущих хризантем диктует необходимость сохранения уникального генофонда ex situ и использования ценных признаков в селекционных работах, которые получают развитие.
Бесплатно
Статья научная
Галловые нематоды рода Meloidogyne - седентарные паразиты, поражающие корневую систему растений. Заражение ими вызывает биогенный стресс, который связан с изменениями дыхательных процессов, снижением фотосинтеза, появлением в тканях высоко реактивных радикалов кислорода с образованием токсичных промежуточных продуктов, вызывающих окислительный стресс. Высокая биологическая активность амарантина, выделенного из A. tricolor , в сочетании с антиоксидантными и антифидантными свойствами делают его перспективным фактором стрессоустойчивости растений при инвазии паразитическими нематодами. В настоящей работе мы впервые показали адаптогенные свойства амарантина в отношении растений томатов зараженных галловой нематодой. Целью работы была оценка влияния амарантина на морфофизиологические и фотосинтетические характеристики растений томата при заражении их галловой нематодой Meloidogyne incognita (Kofoid & White, 1919) Chitwood 1949, а также изучение морфофизиологических показателей нематод из растений, обработанных амарантином...
Бесплатно
Статья научная
Исследовали влияние фитоспорина, стимулятора роста и развития растений гуми и микроудобрения борогум на динамику численности патогенных и сапротрофных микромицетов, колонизирующих клубни картофеля в период вегетации. Выявлены основные изоляты и установлена родовая принадлежность микроскопических грибов. Показано, что биопрепараты фитоспорин и борогум эффективно подавляют аборигенную патогенную и сапротрофную микрофлору клубней и стимулируют иммунную систему растений картофеля, а следовательно, могут служить эффективными агентами биологического контроля фитопатогенных и сапротрофных микромицетов при выращивании сельскохозяйственной продукции.
Бесплатно
Статья научная
У сельскохозяйственных животных климатические стрессы вызывают поведенческие, физиологические, функциональные, продуктивные и другие изменения. Помесные свиньи характеризуются нервной неустойчивостью, ограниченной терморегуляцией и подверженностью стрессам. Для компенсации изменений при стрессах все шире применяются биоактивные вещества природного происхождения. В представленной работе мы показали, что скармливание природного биофалвонида дигидрокверцетина как дополнительного профилактирующего кормового фактора в системе свиноводства может благоприятно влиять на сохранность и продуктивность интенсивно растущих свиней при их лучшей адаптации к условиям кормления и содержания. Цель исследований состояла в оценке влияния умеренного теплового стресса на продуктивность, расход корма и переваримость питательных веществ у интенсивно растущего молодняка свиней при скармливании им дигидрокверцетина (ДКВ) в разные периоды выращивания и откорма. Исследования проведены на четырех группах свиней F2 [(КБ × Л) × Д] (помеси пород крупная белая, ландрас и дюрок; n = 36; физиологический двор ФГБНУ ФИЦ ВИЖ им Л.К. Эрнста, 2020 год). На фоне умеренно выраженного теплового стресса (превышение температурного оптимума в среднем на 4-6 °С) животным скармливали адаптоген - ДКВ (препарат Экостимул-2, АО «Аметис», Россия; дозировка 45 мг/кг корма, по действующему веществу - 32 мг ДКВ/кг корма): во 2-й опытной группе ( n = 9) - только в период доращивания, в 3-й ( n = 9) - при доращивании и откорме, в 4-й ( n = 9) - во время технологических стрессов (периодами по 7 сут после транспортировки, при переводе на другие корма, перед убоем); 1-я группа (контроль, n = 9) дополнительных кормовых добавок не получала. Моделирование умеренного теплового стресса привело в период откорма к значительному повышению концентрации газов (12-15-я нед опыта) в помещении: аммиака - до 16,7 мг/м3, сероводорода - до 1,67 мг/м3, углекислого газа - до 0,14 мг/м3. Это приводило к изменению физиологических процессов в организме интенсивно растущих животных. В конце периода доращивания концентрация кортизола в сыворотке крови животных из контрольной группы составляла 291,60 нмоль/л, превышая верхний предел референсных значений (41-237 нмоль/л) на 23,0 %. Превышение физиологической нормы (до значений в 1-й контрольной группе) по кортизолу наблюдалось у животных, получавших ДКВ в период технологических и кормовых стрессов (4-я группа, 299,89 нмоль/л). У свиней из 2-й и 3-й опытных групп кортизол оставался в норме (210 нмоль/л; p > 0,05). Перед убоем анализируемый показатель оказался максимальным у контрольных животных (284,77 нмоль/л), тогда как скармливание ДКВ в течение всего периода откорма и в период стрессов (3-я и 4-я группы) способствовало снижению концентрации кортизола до 234-253 нмоль/л. Воздействие неблагоприятных внешних раздражителей привело к снижению сохранности поголовья в контрольной группе до 89 %, в остальных группах она составила 100 %. Животных еженедельно взвешивали, оценивали среднесуточный прирост живой массы за каждый из периодов по сравнению с контролем с учетом факторов среды (параметры микроклимата) и элементов технологии (смена кормов, вакцинация и др.). В период доращивания приросты живой массы во всех группах, получавших ДКВ, были на 1,5-1,7 % больше (1-я нед, 3-я группа, p 0,05). У животных, получавших 32 мг/кг ДКВ в течение всего срока заключительного откорма (3-я группа), проявилась тенденция к увеличению валового прироста в этот период на 6,2 % (0,05 0,05; 2,87 г, p = 0,06) и увеличению его отложения в организме (соответственно на 3,52 г, p 0,05; 2,85 г, p = 0,06). При этом доля использованного кальция от поступившего в организм была достоверно выше (на 9,82 %, p function show_abstract() { $('#abstract1').hide(); $('#abstract2').show(); $('#abstract_expand').hide(); }
Бесплатно
Статья научная
Обсуждение возможности применения наноматериалов в агротехнологиях ограничивается тем, что число работ по комплексной оценке биологических рисков при использовании наногербецидов и наноудобрений и изучению воздействия наноматериалов, в частности наночастиц (НЧ) металлов, на почвобионтов невелико. Мы сравнили влияние наночастиц Al2O3 на микрофлору почвы и кишечника красного калифорнийского червя ( Eisenia fоetida ), адаптационные способности этого почвобионта и особенности вермикомпостирования. Предварительный анализ биологической активности НЧ Al2O3 in vitro проводили в тесте ингибирования бактериальной биолюминесценции. Из особей используемого биоиндикаторного вида, имеющих одинаковую массу, сформировали пять групп (в каждой n = 10). При культивировании в I, II, III и IV группах в субстрат добавляли НЧ Al2O3 в дозах соответственно 50, 100, 300, 3000 мг/кг; V группа служила контролем (НЧ в почву не вносили). На 14-е сут определяли антиоксидантную активность каталазы (КТ), супероксиддисмутазы (СОД) и оценивали численность микрофлоры кишечника червей, а также численность микробов в почве. Для определения общей численности микроорганизмов проводили посев на мясо-пептонный агар. Микроорганизмы, использующие минеральные формы азота, выделяли на крахмал-аммиачном агаре (КАА), микроскопические грибы - на среде Чапека, азотфиксаторы - на среде Эшби, целлюлозолитические микроорганизмы - на среде Гетчинсона. При максимальной дозировке вносимых в почву наночастиц оксида алюминия отмечалось увеличение смертности червей (до 20 %). В результате воздействия исследуемых наночастиц происходил рост активности СОД и КТ. При повышении содержания НЧ Al2O3 с 50 до 3000 мг/кг наблюдалось снижение общего числа микроорганизмов в почве: без вермикомпостирования - на 61,7-67,6 %, с вермикомпостированием - на 55,6-61,3 %. Количество грибов в почве в I, II, III и IV группах снизилось соответственно на 42,8; 52,4; 61,9 и 76,2 % относительно контроля; численность азотфиксирующих бактерий - на 64,3; 77,9; 78,6 и 85,7 %, число бактерий, культивируемых на КАА, - на 22,7; 38,6; 84,1 и 86,4 %. В I группе число целлюлозолитических бактерий в почве увеличилось на 6,9 %. Во II, III и IV группах, напротив, отмечали снижение их количества (на 16,7; 12,5 и 25,0 %). В кишечнике E. foetida с ростом содержания НЧ Al2O3 в грунте с 50 до 3000 г/кг также происходило снижение общего числа микроорганизмов - на 9,7-43,2 %. Численность грибов уменьшилась в I, II, III и IV группах соответственно на 18,0; 20,0; 39,0 и 40,0 % относительно контроля, количество азотфиксирующих бактерий - на 16,0; 60,0; 78,8 и 80,0 %. Число целлюлозолитических бактерий в кишечнике E. foetida увеличивалось под действием минимальных дозировок наночастиц (на 16,0 %), тогда как во II, III и IV группах оно снижалось (на 8,0; 32,0 и 40,0 %). Численность бактерий, культивируемых на КАА, уменьшалась в кишечнике особей из I, II, III и IV групп - соответственно на 13,3; 46,7; 60,0 и 73,3 %. Таким образом, имело место дозозависимое действие наночастиц и постепенное развитие бактерицидного эффекта в отношении почвенной и кишечной микрофлоры при возрастании количества НЧ Al2O3 в почве. Обнаруженное негативное влияние НЧ Al2O3 на почвенный биоценоз проявилось в его обеднении, что ведет к деградации почв и снижению их плодородия. Полученные данные подтверждают необходимость комплексной оценки биотоксичности НЧ в разных средах обитания. По показателям антиоксидантной системы установлены адаптационные способности E. fоetida на фоне внесения в почву НЧ Al2O3.
Бесплатно
Статья научная
Размножение в культуре in vitro - важный этап при получении оздоровленного посадочного материала картофеля. Различный спектр облучения может быть использован для регулирования роста и морфогенеза у проростков картофеля ( Solanum tuberosum L.) in vitro. Мы исследовали влияние светодиодных источников света (СД), различающихся по спектральному составу излучения, на ростовые процессы растений картофеля сорта Агрия в культуре in vitro и функциональные параметры фотосинтетического аппарата. Источниками освещения служили светодиодные облучатели («ООО Фокус», Россия) (СД) красного (КС, λ = 635 нм при полуширине полосы излучения ППИ 45 нм), синего (СС, λ = 463 нм, ППИ 23 нм), зеленого (ЗС, λ = 521 нм, ППИ 38 нм) и белого света (БС, λ = 400-730 нм) с интенсивностью облучения на уровне растений 60-65 мкмоль квантовŸм-2Ÿс-1. Часть растений помещали под белые люминесцентные лампы («OSRAM AG», Германия) при той же интенсивности света. Через 28 сут измеряли площадь листьев, высоту растений, учитывали сухую биомассу, определяли скорость СО2-газообмена, а также измеряли параметры переменной флуоресценции хлорофилла. Наибольшее накопление биомассы отмечали при облучении растений люминесцентными лампами, несколько меньшее - при использовании светодиодов белого света. По сравнению с СД белого света действие СС, ЗС и КС приводило к снижению накопления биомассы растениями соответственно на 49,5, 75,6 и 67,5 %. Наблюдаемые изменения были связаны с более высокой активностью фотосинтетического аппарата растений, выращиваемых при облучении светодиодами БС и СС. Скорость фотосинтеза единицы листовой поверхности у этих растений была выше по сравнению с выращиваемыми под СД ЗС и КС. Эффективный квантовый выход ФС II у исследованных растений менялся незначительно (от 0,47 до 0,53), при этом более высокие значения отмечали при использовании люминесцентных ламп и СД белого и зеленого света. Скорость электронного транспорта (ЕТР) и коэффициент нефотохимического тушения (NPQ) менялись подобным образом в зависимости от условий выращивания растений. В условиях, когда скорость фотосинтеза не была лимитирована по СО2, поглощение углекислоты листьями снижалось в ряду люминесцентные лампы > белые СД > красные СД > синие СД > зеленые СД. Максимальная скорость карбоксилирования и большая эффективность реакции наблюдались при облучении растений люминесцентным светом и СД белого света. При облучении СД СС, КС и, особенно, ЗС скорость карбоксилирования снижалась до 77,9; 67,9 и 11,1 % от максимальных значений. Эффективность карбоксилирования резко снижалась при СД КС и ЗС до 37,5 % и 6,7% от максимума. Скорость электронного транспорта в вариантах люминесцентные лампы, БС, КС, СС, ЗС составила соответственно 100; 97,3; 75,1; 68,0; 20,8 %. Одновременно наблюдалось снижение скорости утилизации триозофосфатов до 88,9; 48,7; 28,2; 9,4 % от величины, наблюдаемой при люминесцентном освещении (100 %). Таким образом, в условиях низкой интенсивности света, независимо от его спектрального состава и типа облучателя, активность световых реакций фотосинтеза существенно не изменяется, а наблюдаемые различия в накоплении сухого вещества растениями обусловлены процессами, связанными с активностью реакций темновой фазы фотосинтеза, а также со снижением устьичной проводимости. Полученные результаты позволяют подойти к выяснению влияния разных монохроматических спектров светодиодных облучателей на функционирование фотосинтетического аппарата для обоснования их применения при выращивании растений.
Бесплатно
Статья научная
Систематическое изучение этиологической структуры дерматофитозов животных позволяет отслеживать распространенность этих заболеваний, изменения в видовом составе возбудителей, выявлять не встречавшихся ранее этиологических агентов. Мы сосредоточили свое внимание на социально значимых дерматофитах, вызывающих инфекции не только у животных, но и у человека, их распространение - важная социальная проблема, особенно с учетом устойчивости таких патогенов к антимикотическим препаратам. Сведения о заболеваемости сельскохозяйственных и домашних животных дерматофитозами в Российской Федерации и о чувствительности возбудителей этих инфекций к антимикотикам ограничены. В представленном исследовании определена распространенность основных этиологических агентов таких патологий и их чувствительность к часто используемым антимикотическим препаратам. Всего в результате изучения 851 образца патологического материала от сельскохозяйственных и домашних животных из 27 регионов России мы выделили 311 изолятов и охарактеризовали по чувствительности к антимикотикам 125 изолятов дерматофитов. В составе родов Microsporum и Trichophyton обнаружено шесть видов. Анализ проб клинического материала выявил высокую распространенность дерматофитов (36,54 % от общего количества исследованных образцов). Представлены данные о чувствительности 125 изолятов M. canis , M. gypseum, T. verrucosum, T. mentagrophytes, T. equinum к тербинафину, кетоконазолу и энилконазолу. Доля изолятов M. canis , устойчивых к тербинафину, достигла 6,4 %, к кетоконазолу и энилконазолу - 5,6 %. Доля изолятов M. gypseum , устойчивых к тербинафину, составляла 0,9 %, к кетоконазолу - 4,9%, к энилконазолу - 4,5 %. Доля изолятов T. verrucosum , устойчивых к тербинафину, равнялась 2,6 %, к кетоконазолу - 0,9 %, к энилконазолу - 0 %. Среди изолятов T. mentagrophytes 4,2 % были устойчивыми к тербинафину, 3,2 % - к кетоконазолу и к энилконазолу, среди T. equinum 0,7 % оказались устойчивыми к тербинафину, 0,4 % - к кетоконазолу и 0,2 % - к энилконазолу. Полученные данные будут использованы при разработке методики для оценки рисков распространения резистентных видов грибных патогенов, общих для человека и животных, которая должна проводиться на постоянной основе.
Бесплатно
Статья научная
Загрязнение окружающей среды природными и техногенными поллютантами остается серьезной проблемой. На сельскохозяйственные угодья попадают такие масштабные и опасные поллютанты, как нефть и полициклические ароматические углеводороды (ПАУ). Природные экосистемы имеют мощный детоксикационный потенциал, который обеспечивается деструктивной активностью микроорганизмов, в том числе аскомицетов - одной из самых многочисленных групп царства грибов. В настоящей работе мы впервые показали способность ряда ранее не изученных штаммов аскомицетов различной родовой принадлежности активно разрушать нефть и ПАУ, продуцируя внеклеточные пероксидазы. Нашей целью было изучение деградации нефти и полициклических ароматических углеводородов микромицетами с различной экологической стратегией, а также выявление лигнинолитических ферментов, участвующих в окислении этих поллютантов. Использовали четыре штамма аскомицетов - Fusarium oxysporum IBPPM543, Lecani-cillium aphanocladii IBPPM542, Cladosporium herbarum MUT3238 и Geotrichum candidum MUT4803, имеющих различную таксономическую принадлежность и экологическую стратегию...
Бесплатно
Дефензины растений: биологическая роль, механизмы действия и методы анализа
Статья обзорная
Одной из актуальных проблем современного сельского хозяйства остается потеря урожая вследствие различных биотических и абиотических факторов. У растений существует многокомпонентная система защиты, включающая создание защитных барьеров, активацию реакции гиперчувствительности и синтез антимикробных пептидов, которые представляют собой низкомолекулярные соединения, проявляющие широкий спектр активности против грибов, бактерий и вирусов. К антимикробным пептидам растений относятся несколько групп соединений, в том числе дефензины - богатые цистеином пептиды, состоящие из 45-54 аминокислот. По-видимому, это один из наиболее распространенных классов антимикробных пептидов, которые участвуют в различных защитных реакциях и обнаруживаются у всех живых существ (B.P. Thomma с соавт., 2002). Гены растительных дефензинов экспрессируются в разных органах растений, где их белковые продукты необходимы при биотическом и абиотическом стрессах, то есть эти пептиды крайне важны с точки зрения селекции сортов, устойчивых к патогенам и абиотическим стрессам. Дефензины характеризуются сильной вариабельностью последовательностей, что, вероятно, коррелирует с разнообразием механизмов действия этих пептидов, способных как проникать внутрь клетки патогена, так и индуцировать гибель клетки, оставаясь на ее поверхности (T.M. Shafee с соавт., 2016). Большинство растительных дефензинов обладают антифунгальной, некоторые - антибактериальной активностью, которая может сочетаться с антимикотическими свойствами. Для небольшого числа дефензинов показано участие в обеспечении устойчивости к тяжелым металлам, холодовому стрессу, засухе, засолению и в процессах онтогенеза. Современные методические подходы позволяют проводить эффективный поиск новых форм активности дефензинов, исследуя дикорастущие немодельные растительные объекты. Интенсивное изучение их транскриптомов стало возможным с развитием секвенирования следующего поколения (Next Generation Sequencing). Для корректного аннотирования последовательностей высоковариабельных пептидов небольшого размера в пределах семейства необходимо применять специальные программы, в частности SPADA (Small Peptide Alignment Discovery Application), алгоритм работы которой заключается в проведении множественного выравнивания последовательностей известных представителей генного семейства и построении предсказательной модели для поиска новых членов этого семейства (P. Zhou с соавт., 2013). При анализе большого числа генов, кодирующих дефензины, предсказание активности вновь выявляемых дефензинов и обнаружение консервативных аминокислот также возможно с использованием методов вычислительной биологии. Подход, основанный на множественном выравнивании последовательностей и кластерном анализе, позволяет разделить дефензины на группы со сходной функциональной активностью (N.L. van der Weerden с соавт., 2013). Таким образом, сочетание современных методов молекулярной и вычислительной биологии существенно повышает эффективность изучения этой группы защитных белков.
Бесплатно
Диагностика карантинных фитопатогенов методом ПЦР в формате FLASH
Статья научная
На основе полимеразной цепной реакции (ПЦР) в формате FLASH (fluorescent amplification-based specific hybridization) разработаны специфичные и чувствительные диагностические системы для детекции следующих карантинных фитопатогенов: возбудителей бурой бактериальной гнили картофеля (Ralstonia solanacearum) и кольцевой гнили картофеля (Clavibacter michiganensis subsp. sepedonicus), бледной и золотистой картофельных цистообразующих нематод (Globodera pallida и G. rostochiensis), вируса шарки сливы (Рlum Pox Potyvirus) и возбудителя ожога плодовых (Erwinia amylovora). Тест-системы пригодны для рутинной диагностики и апробированы на широком спектре изолятов и рас фитопатогенов.
Бесплатно
Статья научная
Известно, что стрессоустойчивость растений — генетически закрепленный признак. У сортов яровых зерновых культур, чувствительных к возбудителю обыкновенной гнили Bipolaris sorokiniana Schoem., модифицируются процессы запасания энергии, интенсивность дыхания, активность ферментов, синтез сахаров и аминокислот, поглощение калия у растений, нарушается целостность мембран, что приводит к частичной потере электролитов из клеток. Степень устойчивости (толерантности) сорта к инфицированию выявляют по потере урожайности (агрономическая устойчивость к болезни) и по изменению физиологических, биохимических и биофизических процессов в ранние фазы вегетации (биологическая устойчивость). Мы апробировали кондуктометрический метод оценки устойчивости растений в лабораторных (искусственное инфицирование в установке искусственного климата; 15 сортов яровой пшеницы и ячменя) и вегетационно-полевых (сосуды без дна; 4 сорта яровой пшеницы, показавших в лабораторных условиях контрастные результаты) экспериментах. Корреляционные связи между разными индикаторами ранней реакции яровой пшеницы и ячменя на биотический стресс оказались достаточно тесными и статистически доказываемыми. Обнаружено, что электрофизические показатели клеточных мембран листовой ткани проростков изменялись пропорционально длине корней и ростков 14-суточных растений, а также интегральному показателю их роста и развития — биомассе, отражая состояние заболевших растений адекватно биометрическим, фитопатологическим и физиологическим показателям, а также потерям урожайности у сорта.
Бесплатно
