Статьи журнала - Сельскохозяйственная биология
Все статьи: 1755
Статья научная
Стресс - одна из проблем животноводства, наносящая большой ущерб отрасли. К возникновению технологического стресса приводит множество факторов - от транспортировки до условий содержания и кормления животных. Развитие патологических состояний при стрессовых реакциях связано с интенсификацией свободнорадикальных процессов в организме и чрезмерным образованием свободных радикалов. Необходима разработка препаратов для фармакологической коррекции технологического стресса у животных на основе действующих веществ с антиоксидантной активностью и регламентов их применения в ветеринарии. Экспериментальные исследования провели в условиях моделирования технологического стресса (иммобилизация) у кроликов породы советская шиншилла возрастом 6-7 мес. В качестве средств профилактики животным вводили антиоксидантные и антистрессовые препараты, разработанные в Ставропольском государственном аграрном университете. Животные I группы служили контролем. Кроликам из II группы вводили препарат для коррекции стрессовых состояний для сельскохозяйственных животных (Патент RU 2428992 от 20.09.11), из III группы - препарат Мебисел (Патент RU 2418579 от 20.05.11) (оба средства обладают выраженным антистрессовым действием), из IV - антиоксидантный препарат для животных (Патент RU 2435572 от 10.12.11), из V - препарат Полиоксидол (Патент RU 2538666 от 10.01.1.) (антиоксиданты)...
Бесплатно
Динамика про- и эукариотического микробиома соломы при её разложении на поверхности почвы
Статья научная
Технологии no-till приобретают все большее распространение, поскольку позволяют получать высокие урожаи с меньшими затратами, при этом снижая деградацию почв (G.A. Thomas с соавт., 2007). Одним из ключевых вопросов при no-till остается регулирование количества и качества мульчи. При no-till обязательно использование гербицидов и пестицидов, что увеличивает опасность накопления в мульче их остаточного количества. Для решения этих проблем может использоваться разработанный во Всероссийском НИИ сельскохозяйственной микробиологии биологически активный препарат БАГС, способный разлагать прометрин и обладающий высокой целлюлозолитической активностью. В настоящей работе впервые показано значительное изменение сукцессии и состава микробиомов соломы под влиянием БАГС, однако, несмотря на повышение активности микроорганизмов, за 68 сут существенного роста эффективности деструкции в варианте с биопрепаратом не обнаружено. Цель работы - изучить динамику про- и эукариотического микробиомов соломы в условиях, когда ее разложение происходит на поверхности почвы в присутствии препарата БАГС. Лабораторный опыт с компостированием соломы овса (Avena sativa L.) на поверхности почвы был поставлен в пластиковых контейнерах объемом 1 л. На поверхность почвы укладывали капроновую ткань, на которую помещали по 15 г измельченной соломы. Предварительно солому замачивали на 2 ч в растворе NH4NO3 из расчета 5 г N/кг соломы. Контролем служила солома без обработки препаратом БАГС. В опытном варианте во влажную солому вносили 10 % БАГС. В начале опыта и через 30 и 68 сут в соломе определяли численность грибов и бактерий методом ПЦР в реальном времени (ПЦР-РВ), содержание нитратов, водорастворимого углерода, зольность и дыхание, а также общую потерю массы. В те же сроки проводили анализ прокариотических и эукариотических микробных сообществ соломы при помощи глубокого секвенирования ампликонных библиотек гена 16S рРНК (прокариоты) и ITS (эукариоты). Солома овса быстро разлагалась - на 30-е сут потеря массы составила 31-35 %. Внесение БАГС увеличило выделение углекислоты на 30-е сут (569±36 против 394±67 мг СО2·м-2·ч-1 в контроле), на 68-е сут разница составляла 8 %. Высокая активность микроорганизмов привела к большему потреблению ими легкодоступных питательных веществ, что было видно по уменьшению количества водорастворимых органических соединений в 1,6-1,8 раза и нитратного азота в 1,8-1,4 раза относительно контроля. Вероятно, в условиях опыта недостаток минерального азота стал одним из факторов слабой эффективности БАГС как деструктора соломы по сравнению с контролем: на 68-е сут зольность оказалась выше на 11,6 %, а потеря массы соломы - на 5 %. Пересчет абсолютного числа копий гена 16S рPНК и ITS (ПЦР-РВ) в число клеток показал, что при деструкции соломы численность бактерий превышала численность грибов в 3,6-4,1 раза, однако, если учесть разницу в массе и объеме про- и эукариотических клеток, биомасса грибов может превышать бактериальную в сотни (до 500) раз. Анализ альфа-разнообразия для грибов выявил классическую картину сукцессии (низкий индекс Шеннона и меньшее число видов в начале опыта с последующим ростом биоразнообразия), что может служить косвенным подтверждением ведущей роли грибов в процессе деструкции соломы. Показано, что до 60 % представителей исходных прокариотического и эукариотического сообществ соломы не принимали значимого участия в ее разложении и замещались другими микроорганизмами. Наибольшие изменения состава микробиомов происходили в течение первых 30 сут, различия между показателями на 30-е и 68-е сут оказались невелики. Наряду с грибами при анализе эукариот (ITS) были выявлены и другие их представители, в частности растения, нематоды и протисты. Нематоды и протисты занимали заметное место в микробиоме - соответственно до 17,9 и 21,4 %. Биопрепарат БАГС оказал существенное влияние на эукариотическое сообщество на 30-е и 68-е сут: относительная представленность протистов возросла в 4-10 раз по сравнению с контролем, уменьшилась роль базидиомицетов. На 68-е сут соотношение аскомицетов и базидиомицетов составляло соответственно 1,49 и 4,30. Доля Coprinopsis radiata (навозник радиальный) уменьшилась на 30-е сут в 2 раза, а на 68-е сут - в 11 раз. Биопрепарат БАГС в условиях нашего эксперимента слабо повлиял на численность микроорганизмов и скорость деструкции соломы за 68 сут, однако под его воздействием существенно изменялась структура про- и эукариотических микробных сообществ и их сукцессия. Условия повышения эффективности применения БАГС, учитывая его потенциал по деградации пестицидов, предполагается более детально проанализировать в дальнейших экспериментах.
Бесплатно
Динамика прорастания семян ярового ячменя при воздействии y-излучения и свинца
Статья научная
Посевы сельскохозяйственных культур испытывают одновременное воздействие факторов разной природы, поэтому актуально изучение раздельного и сочетанного действия техногенных стрессоров на растения. При прорастании семени происходит переход от гетеротрофного к автотрофному типу питания, что во многом определяет дальнейшее развитие растения, величину и качество урожая. Воздействие на семена биотических и абиотических факторов может существенно влиять на прохождение фаз прорастания. В настоящей работе впервые детально изучена динамика прорастания ячменя сорта Нур в условиях раздельного и сочетанного действия гамма-излучения и Pb(NO3)2. Показано, что предварительное облучение смягчает токсический эффект соли свинца во время прорастания. Цель работы - оценка влияния раздельного и сочетанного действия g-излучения и свинца, в том числе возможных синергетических и антагонистических эффектов взаимодействия стрессоров, на динамику прорастания семян ярового ячменя. Использовали семена ярового ячменя ( Hordeum vulgare L.) сорта Нур первой репродукции 2019 года. Процесс прорастания оценивали визуально на протяжении 70 ч, с детальным наблюдением каждые 2 ч с 18-го по 38-й ч и каждые 4 ч с 46-го по 70-й ч. Семена облучали дозой 20 Гр (мощность дозы 60 Гр/ч) на установке ГУР-120 (60Co) (ВНИИРАЭ, г. Обнинск). В работе также использовали соль Pb(NO3)2 в концентрации 2 мг/мл, которая угнетала развитие проростков, но не вела к их гибели. В контрольном варианте необлученные семена проращивали в 7 мл дистиллированной воды. В I опытном варианте в том же объеме воды проращивали облученные в дозе 20 Гр семена. Во II опытном варианте необлученные семена проращивали в воде с добавлением Pb(NO3)2 в концентрации 2 мг/мл, в III опытном варианте семена подвергали сочетанному действию g-излучения и свинца. Всего было исследовано 800 семян, по 200 семян в каждом варианте. Семена проращивали в термостате MIR-254 («Sanyo», Япония) в чашках Петри (по 20 шт. в каждой) на двойном слое фильтровальной бумаги («Белая лента», Россия) в темноте при 20±0,5 °C. Процесс прорастания делили на шесть основных фаз: «точка» - наклевывание, появление зародышевого корешка; корешки 1 (К-1), «вилка» - дифференциация зародышевого корешка на несколько корешков длиной 1-2 мм; корешки 2 (К-2) - начальный рост корешков, их размер менее длины семени; корешки 3 (К-3) - зрелые корешки размером более длины семени, ростка нет; росток - появление колеоптиля, семя имеет несколько корешков и росток размером менее половины длины семени; проросток - становление полноценного проростка, имеющего не менее двух корешков размером более длины семени и ростка размером более половины длины семени. Для сравнения средних значений использовали непараметрический критерий Манна-Уитни. В качестве количественной меры отклонения наблюдаемого эффекта от аддитивного и классификации эффектов комбинированного действия по группам аддитивность, синергизм, антагонизм использовали коэффициент взаимодействия Kw. При g-облучении семян статистически значимые отличия от контроля проявились в фазы К-1 и К-3. В фазы ростка и проростка значимые отличия были отмечены к концу наблюдений. В целом, g-облучение семян в дозе 20 Гр существенно не нарушало прохождение микрофенологических фаз развития. Обработка Pb(NO3)2 в концентрации 2 мг/мл замедляла прорастание семян, что проявлялось в задержке перехода в каждую последующую микрофенологическую фазу, а также в уменьшении доли семян на поздних стадиях развития в сравнении с контролем. Кроме этого, свинец негативно влиял на развитие корня, практически полностью исключив фазу К-3 из становления проростка. Сочетанное действие g-излучения и свинца также вело к замедлению развития, но в этом варианте доля семян, достигших фазы К-3, увеличивалась и приближалась к показателю в контроле, то есть g-излучение в дозе 20 Гр смягчало токсическое действие свинца. Следовательно, доза 2 мг/мл Pb(NO3)2, независимо от наличия воздействия g-облучения, оказывает ингибирующее действие на развитие семян, но не подавляет его полностью, а лишь снижает скорость развития.
Бесплатно
Статья научная
Посттехногенные экосистемы - удобная модель для изучения процессов начального почвообразования и восстановления экосистем. Их можно рассматривать как естественные модели восстановления микробных сообществ во времени (временные ряды и хроносерии). Исследование разновозрастных стадий почвообразования на отвалах карьеров разного типа позволяет получить фактическую информацию о скорости и направленности почвообразования в разнообразных субстратно-фитоценотических комбинациях. Среди карьеров нерудных полезных ископаемых особенное место в структуре горной добыче на Северо-Западе занимают участки по добыче известковых пород, приуроченные к Ижорской возвышенности. Целью настоящей работы было изучение динамики фитоценозов и почвенного микробиома в процессе сукцессии на отвалах различного возраста при естественном самозарастании и рекультивации известнякового карьера. Исследование проводили на карьере Печурки (Сланцевский р-н, Ленинградская обл.) весной и летом 2016 года. Проективное покрытие растительности и видовой состав оценивали на каждом экотопе карьера...
Бесплатно
Статья научная
Колеоптили злаков характеризуются достаточно ограниченным временным интервалом развития и выполняют защитную функцию. У гидрофитного злака риса посевного (Oryza sativa L.) за счет способности клеток колеоптилей к росту растяжением осуществляется защита проростка от недостатка кислорода при затоплении. Резкое удлинение клеток сопровождается интенсивной вакуолизацией. Этот процесс обусловлен усилением транспорта воды через плазмалемму и тонопласт, который осуществляется посредством транспортеров группы аквапоринов. В работе нами впервые приведены данные, позволившие выявить изменения представленности аквапринов семейств PIP1 и TIP1 в клетках колеоптилей проростков риса, развивающихся в условиях нормоксии и затопления. Цель работы состояла в оценке динамики содержания аквапоринов с преимущественной локализацией в плазмалемме и тонопласте клеток колеоптилей в процессе роста растяжением у риса при аэрации и дефиците кислорода. Использовали семена двух сортов риса отечественной селекции - Аметист (медленно растущий) и Кубань 3 (быстро растущий). Семена поверхностно стерилизовали и проращивали (по 50 шт.) в гидропонных условиях в темноте при 29 °С на стеклянных мостках (контрольные растения) или создавали условия затопления в банках объемом 750 мл с использованием 4 % питательного раствора Кнопа. Для определения длины клеток центральной части колеоптилей изготавливали микропрепараты. Их фотосъемку выполняли с помощью светового микроскопа Leica DM 2500 и фотокамеры Leica DFC450 C («Leica Microsystems GmbH», Германия) при увеличении ×20. Общую микросомальную фракцию получали из клеток колеоптилей проростков при температуре 4 °С. Содержание белка в пробах определяли по микрометоду Брэдфорда с использованием красителя Coumassie Brilliant Blue G250. Поглощение красителя, сорбированного на белках, измеряли на планшетном спектрофотометре SPECTROstar Nano («BMG Labtech», Германия) при λ = 595 нм. Концентрацию белка в пробах определяли на основе калибровочного графика, построенного с использованием раствора яичного альбумина на 150 мМ сахарозе и 10 мМ Tris-MES. Белки разделяли методом денатурирующего электрофореза в 10 % полиакриламидном геле. Содержание аквапоринов PIP1 с преимущественной локализацией на плазмалемме и TIP1 с преимущественной локализацией на тонопласте в составе общей микросомальной фракции оценивали посредством иммуноблот-анализа с использованием специфичных поликлональных антител. Проведенный микроскопический анализ длины клеток центральной части колеоптилей выявил завершение роста у проростков сорта Кубань 3 на 5-е сут развития в аэробных условиях. Удлинение клеток колеоптилей у сорта Аметист было незначительным за весь тестируемый период. При затоплении у колеоптилей сорта Кубань 3 отмечали почти 2-кратное удлинение клеток уже на 3-и сут прорастания по сравнению с контролем. Более интенсивный рост при затоплении сохранялся до 7-х сут прорастания. У сорта Аметист на 3-и сут выявленные различия были не столь велики, как у сорта Кубань 3, однако к 5-м сут длина клеток увеличивалась почти в 3 раза. В процессе удлинения клеток происходило изменение содержания белка во фракции клеточных эндомембран. Вследствие значительного увеличения размеров клеток на 5-е сут после прорастания происходило почти 3-кратное снижение концентрации белка микросомальной фракции. Этот процесс продолжался, хоть и не столь интенсивно и дальше, к 7-м сут развития проростка. Снижение содержания белка было отмечено как для сорта Кубань 3, так и для сорта Аметист. При недостатке кислорода (затопление) оно оказалось менее интенсивным. С помощью иммуноблоттинга показана неравная динамика накопления белков аквапоринов подсемейств PIP1 и TIP1 как при аэробном развитии проростков риса, так и при недостатке кислорода. У проростков сорта Кубань 3 в отличие от сорта Аметист накопление аквапоринов PIP1 соответствовало изменению интенсивности удлинения клеток колеоптилей. Однако независимо от сорта и количества кислорода при прорастании содержание вакуолярных аквапоринов TIP1 постепенно увеличивалось. Полученные данные указывают на различия функционального значения аквапоринов плазмалеммы и тонопласта в процессе роста растяжением клеток колептилей в условиях нормоксии и недостатка кислорода.
Бесплатно
Динамика фотосинтетических процессов в условиях переменного спектрального облучения растений
Статья научная
В естественных условиях, наряду с изменениями интенсивности света в различные промежутки времени, меняется спектральный состав падающей радиации. Соотношение между синей и красной спектральными областями колеблется от » 0,5 (прямое излучение солнца) до » 0,95 (диффузное солнечное излучение) в зависимости от высоты стояния солнца и времени суток. В настоящей работе мы впервые определили особенности влияния синего и красного участков спектра на фоне облучения растений всей областью фотосинтетически активной радиации (ФАР) на активность первичных процессов и скорость фотосинтеза. Целью работы было определение активности фотосинтетического аппарата листьев картофеля в условиях длительного действия на растения света разного спектрального состава, а также в динамике при изменении спектра с преобладающим красным (ФАР + КС) или синим (ФАР + СС) облучением. Растения картофеля ( Solanum tuberosum L.) сорта Жуковский ранний выращивали методом аэропоники в двух камерах фитотрона с преимущественным облучением растений светодиодами синего (λmax = 470 нм, СД СС) или красного света (λmax = 660 нм, СД КС) в области ФАР...
Бесплатно
Динамика функциональной активности микробных сообществ бореальных почв под влиянием биоугля
Статья научная
Биоуголь представляет собой продукт пиролиза различных органических материалов с высоким содержанием углерода. За счет ароматической структуры, высокой пористости и емкости катионного обмена биоуголь оказывает значительное влияние на физические, химические и биологические свойства почв. Применение биоугля в сельском хозяйстве рассматривается как возможность безопасной утилизации отходов и восстановления качества почв, а также углеродной секвестрации. Изменение структуры, численности и экофизиологического статуса почвенных микроорганизмов остается одним из малоизученных последствий использования биоугля. В настоящей работе впервые установили, что биоуголь действует разнонаправленно на функционирование микробных сообществ бореальных почв. Целью работы было изучение влияния древесного биоугля на базальное дыхание, содержание углерода микробной биомассы и микробиологические коэффициенты бореальных почв различного гранулометрического состава. Исследования проводили в среднетаежной подзоне Карелии. Площадки были заложены в 2018 и 2019 годах на участках пашни с разными по гранулометрическому составу почвами и нормальным увлажнением. Почва легкого гранулометрического состава была представлена агроземом альфегумусовым иллювиально-железистым супесчаным на озерных песках (АА) (Лаборатория агротехнологий «Вилга» КарНЦ РАН, п. Виданы, Пряжинский р-н, Карелия, 61°52′22,8′′ N, 34°0′3,6′′ E), почва тяжелого гранулометрического состава - агроземом текстурно-дифференцированным типичным среднесуглинистым на морене суглинистой (АТ) (Агробиологическая станция КарНЦ РАН, г. Петрозаводск, 61°45′3,6′′ N, 34°21′12,4′′ E). Участки с внесением биоугля и контрольные делянки были заложены рандомизированно в 4-кратной повторности, площадь делянок составляла 5 м2. Использовали уголь древесный (ГОСТ 7657-84), марка А (Россия) в дозе 1,5 кг/м2 (15 т/га), размер фракции £ 1 см. Уголь вносили 1-кратно и перекапывали вручную на глубину 20-25 см, дополнительные удобрения не применяли. В первый год исследования на участках выращивали картофель, во второй год - сидераты. Отбор почвенных проб проводили ежемесячно в течение вегетационных периодов 2018-2019 годов для участков с АА и 2019-2020 годов для участков с АТ. С каждого участка отбирали почву с глубины пахотного горизонта 5-20 см методом «конверта» и анализировали смешанный образец в 4-кратной повторности. Содержание общего органического углерода (Сорг.) определяли методом высокотемпературного каталитического сжигания на анализаторе ТОС-L CPN («Shimadzu», Япония). Скорость базального (микробного) дыхания (БД) измеряли в нативной почве, которую инкубировали 24 ч при 22 °С. Содержание углерода микробной биомассы (Cмик.) определяли методом субстрат-индуцированного дыхания, которое оценивали по скорости начального максимального дыхания микроорганизмов после обогащения почвы глюкозой (инкубация в течение 1,5-2 ч при 22 °С). Изменение концентрации СО2 регистрировали газоанализатором NDIR-сенсор («SenseAir», Швеция). Определяли параметры экофизиологического статуса микробного сообщества: долю углерода микробной биомассы в общем органическом углероде почвы Смик./Сорг., микробный метаболический коэффициент qCO2, коэффициент микробного дыхания QR. Полевой мониторинг экофизиологических параметров микробных сообществ в почвах разного гранулометрического состава при внесении биоугля выявил многофакторные и нелинейные воздействия условий среды на динамику изученных показателей. Базальное дыхание меньше зависело от погодных условий по сравнению с углеродом микробной биомассы и связанных с ним коэффициентов, на величину которых, по-видимому, также влияло поступление органических остатков. АА изначально имеет более низкую микробную биомассу и менее зрелое микробное сообщество с меньшей устойчивостью и низким качеством органического вещества по сравнению с АТ. Внесение биоугля оказывало разнонаправленное влияние на эти почвы. Несмотря на стабильное и достоверное (р ≤ 0,05) повышение содержания общего органического углерода в обеих почвах до 20 %, показатели БД и Смик. при внесении биоугля в АТ имели тенденцию к снижению, также достоверно (р ≤ 0,05) снижалась доля Смик. в составе Сорг., что указывало на недостаток доступного для микроорганизмов субстрата. При этом показатели qCO2 и QR снижались незначительно и недостоверно. В АА происходило увеличение БД (недостоверное) и Смик. (р ≤ 0,05 для некоторых дат), что, по-видимому, свидетельствовало о всплеске активности K-стратегов при минерализации труднодоступных соединений биоугля. Добавление биоугля не влияло на Смик. в Сорг. почвы в АА. При этом происходило уменьшение qCO2 и QR, то есть для микроорганизмов складывались более благоприятные условия среды. В целом, добавление биоугля увеличивало адаптивный потенциал микробного сообщества супесчаной почвы.
Бесплатно
Статья научная
Среди многочисленных заболеваний сельскохозяйственных растений по экономическому значению одно из первых мест занимают вирусные и микоплазменные. Наиболее распространенные вирусные болезни пшеницы в Нижнем Поволжье — (русская) мозаика озимой пшеницы, мозаика костра безостого, желтая карликовость ячменя и бледно-зеленая карликовость пшеницы, вызываемая микоплазмой. Большинство фитопатогенных вирусов распространяются насекомыми-переносчиками, которые, как правило, вирусоспецифичны и часто обеспечивают не только механическую передачу вирусных частиц, но и длительное их сохранение, размножение, повышение вирулентности. Исследования, проведенные в 2010-2011 годах, продемонстрировали, что высокая численность цикадок, их вирофорность, а также благоприятные погодные условия служат основными причинами распространения вирусной инфекции на посевах пшеницы. Прослежена динамика численности цикадок на двух сортах озимой пшеницы и двух — яровой и изучена степень развития мозаики озимой пшеницы на культуре. Показано, что значительное уменьшение популяции переносчика в 2011 году по сравнению с 2010 годом привело к снижению пораженности вирусами как яровой, так и озимой пшеницы. Как на яровой, так и на озимой пшенице первые признаки поражения вирусными болезнями наблюдались уже в фазу кущения. В фазу колошения большинство инфицированных растений не выколашивались или полностью погибали.
Бесплатно
Диоксины и полихлорированные бифенилы в кормах (обзор)
Статья обзорная
Приведены данные по степени загрязнения различных кормов диоксинами и полихлорированными бифенилами. Описаны токсичность, пути поступления различных токсикантов в корма и методы определения. Рассматриваются способы расчета факторов переноса разных конгенеров диоксинов и полихлорированных бифенилов из кормов в продукты питания и методы снижения загрязнения кормов этими токсикантами.
Бесплатно
Статья научная
Микоплазмы и уреаплазмы - важные этиологические агенты маститов, пневмоний и репродуктивных нарушений у крупного рогатого скота (КРС), которые наносят значительный экономический ущерб хозяйствам. К наиболее распространенным клинически значимым видам относятся Mycoplasma bovis , M. bovigenitalium , M. californicum и Ureaplasma diversum. Существующие диагностические наборы на основе полимеразной цепной реакции (ПЦР) позволяют с высокой точностью выявлять в биологическом материале бактерии рода Mycoplasma , но не проводить видовую идентификацию. В представленной работе с помощью разработанных методик на основе ПЦР мы впервые выявили и дифференцировали патогенные виды семейства Mycoplas-mataceae в образцах криоконсервированной спермы быков-производителей, используемой для искусственного осеменения в отечественных хозяйствах. Нашей целью была разработка методик для идентификации и дифференциации наиболее распространенных патогенных микоплазм ( Mycoplasma bovis , M. californicum , M...
Бесплатно
Дифференциация диких и домашних свиней по аллотипам белков сыворотки крови
Статья научная
На основе встречаемости аллотипов сыворотки крови в популяциях диких кабанов и домашних свиней оценивали филогенетические взаимосвязи между внутривидовыми палеарктическими формами Sus scrofa. Рассматривается возможность монофилетического происхождения разных пород домашней свиньи от их единого общего предка.
Бесплатно
Статья научная
Генетическая однородность пшеницы с неэффективными генами расоспецифической устойчивости к микопатогенам в сочетании с характерной для последних способностью проявлять значительную вариабельность вирулентности и высокую частоту изменчивости повсеместно приводит к увеличению потерь урожая этой культуры от грибных болезней. Поэтому главный элемент в стратегии интегрированной защиты растений, направленной на снижение риска загрязнения окружающей среды фунгицидами, - это создание сортов с высокой и длительно сохраняемой устойчивостью. Обновляемый набор таких сортов, сохраняющих эффективность в различных агросистемах, при территориальном планировании их размещения в посевах позволил бы эффективнее обеспечивать защиту от микопатогенов и максимально долго поддерживать условия, не благоприятствующие распространению новых генов патогенности. Мы впервые выполнили комплексную оценку устойчивости к основным грибным патогенам у образцов разного эколого-географического и селекционного происхождения из трех коллекций - мировой коллекции ВИР (Всероссийский институт генетических ресурсов растений им. Н.И. Вавилова, г. Санкт-Петербург), Краснодарского НИИ сельского хозяйства (КНИИСХ, юг России) и Московского НИИ сельского хозяйства «Немчиновка» (МНИИСХ, средняя полоса России). Целью исследований было изучение образцов озимой пшеницы и отбор источников и доноров устойчивости к неблагоприятным биотическим факторам, в том числе к наиболее известным и вредоносным возбудителям бурой ржавчины ( Puccinia triticina Eriks.), стеблевой ржавчины ( P. graminis Pers.), мучнистой росы ( Blumeria graminis (DC.) Speer f. sp. tritici Marchal.), септориоза ( Septoria tritici Rob. et Desm. и Stagonospora nodorum Berk.) из коллекций ВИР, КНИИСХ и МНИИСХ. Из 158 коллекционных сортов озимой мягкой пшеницы (по 100 растений для каждого сорта) полевую устойчивость к бурой ржавчине проявили 8,9 %, к стеблевой ржавчине - 5,1 %, к септориозу - 1,3 %. Устойчивых к мучнистой росе образцов пшеницы выявлено не было. На основании оценки всходов на устойчивость к бурой ржавчине в контролируемых условиях камер искусственного климата и взрослых растений - в инфекционном питомнике определили образцы пшеницы с возрастной и ювенильной устойчивостью. Установлены различия в поражаемости сортов озимой пшеницы украинской селекции в зависимости от зоны возделывания. Особую ценность для селекции имеют сорта с устойчивостью к двум и более патогенам. Сорта Юнона, Таня (КНИИСХ), Богданка (Белгородская обл.) проявили устойчивость к бурой и стеблевой ржавчине. Сорта Borvij, Zagrava odes'ka (Украина), Catalus (Германия) проявили признаки частичной устойчивости к бурой ржавчине и умеренную восприимчивость к септориозу. Особый интерес в качестве источников генов устойчивости к Septoria tritici и Stagonospora nodorum представляют сорта Gyrmyzy Gjul’ 1 (Азербайджан), Catalus (Германия). Образец KS 93450 (США) сочетал признаки частичной устойчивости к бурой ржавчине, умеренную восприимчивость к септориозу и устойчивость к стеблевой ржавчине. Указанные образцы могут быть рекомендованы для дальнейшего использования в селекции на устойчивость к перечисленным возбудителям.
Бесплатно
Статья научная
Мультипотентные мезенхимные стволовые клетки (ММСК), выделенные из костного мозга (КМ) и жировой ткани (ЖТ) крупного рогатого скота (КРС), представляют собой перспективный материал для создания новых клеточных систем и продуктов для пищевой биотехнологии. Нами показана возможность направленной дифференцировки ММСК, полученных как из КМ, так и из ЖТ КРС, в клетки мышечной ткани при культивировании в средах с индукторами миогенеза (5-азацитидин, 5-аза-2¢-деоксицитидин и ретиноевая кислота). Сравнительный анализ эффективности дифференцировки в направлении миогенеза обнаружил морфологические изменения в ММСК, выделенных из КМ, на 15-21-е сут, в ММСК, выделенных из ЖТ, — на 20-25-е сут культивирования в средах с различными индукторами. Анализ экспрессии генов MYOD 1 и MYOG в реакции ОТ-ПЦР (ПЦР с обратной транскрипцией) выявил различия в потенции этих клеток к дифференцировке в клетки мышечной ткани in vitro, а также показал, что клетки, полученные из КМ, более перспективны как источники для моделирования мышечной ткани in vitro.
Бесплатно
Статья научная
Для сохранения генофонда нации важно поддержание стандартов качества жизни, в том числе здоровое питание. К сожалению, неотъемлемым элементом так называемых интенсивных промышленных технологий производства животноводческой продукции длительное время было и в большинстве случаев продолжает оставаться применение кормовых антибиотиков. Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ, WHO - World Health Organization) отмечает растущую микробную резистентность (в том числе из-за перехода антибиотиков в продукцию животноводства и, как следствие, в пищу человека), что может привести к распространению бактерий, устойчивых к антибактериальным средствам, и лекарственно устойчивых инфекций, представляющих угрозу для человечества. Не меньшая опасность заключается в распространении подобных инфекций среди поголовья, в особенности племенного. Не исключено, что эта угроза сильно недооценивается, поскольку у животных и человека практически не изучен состав и возможные изменения в поведении микробиома - микроорганизмов, которые не выявлялись методами классической микробиологии, но составляют основу микробиоты организма. В то же время недооценивается и возможность передачи полезных для человека биологически активных веществ через продукцию животноводства при простой замене нежелательных компонентов корма безвредными и биологически активными, хотя многими обсуждаются более затратные подходы по конструированию функциональных продуктов питания. Эти вопросы требуют решения - экономически и биологически эффективного и максимально безопасного по влиянию на животных, человека и последствиям для окружающей среды. Наши опыты на трех группах цыплят-бройлеров кросса Cobb-500 (с 1- до 35-суточного возраста птицы) впервые показали возможность использования в комбикормах добавки винивет, полученной по разработанной безотходной технологии переработки на основе продуктов пчеловодства - перги и мервы, в которой сохраняются биологически активные вещества (JSC «Rusoborotexrort», г. Казань, Россия), для замены кормовых антибиотиков при выращивании цыплят-бройлеров. Установлено, что включение в рацион препарата винивет (5 кг/т корма) способствовало повышению живой массы цыплят из III группы относительно контроля (I группа) на 0,61 и 0,86 % соответственно в 28- и 35-суточном возрасте при снижении затрат корма на 1 кг прироста живой массы на 3,15 %. Применение кормового антибиотика стафак 110 («Phibro Animal Health Corp.», США) в дозе 180 г/т корма также обеспечивало высокую скорость роста у цыплят из II группы как в сравнении с контролем, так и с показателем в III группе, получавшей винивет. В частности, живая масса цыплят из II группы превышала контроль в 6-, 14, 21- и 28-суточном возрасте и в конце выращивания соответственно на 2,63; 1,99; 3,22, 0,51 и 2,04 %. Конверсия корма у бройлеров из II и III групп улучшалась по сравнению с таковой у контрольной птицы соответственно на 3,53 и 3,15 %. В то же время проведенный анализ микрофлоры слепых отростков кишечника бройлеров методом T-RFLP (terminal restriction fragment length polymorphism) выявил значительное снижение численности патогенной и условно-патогенной микрофлоры при использовании винивета. Так, у бактерий семейства Staphylococcaceae, рода Fusobacterium sp., семейств Pertococcaceae и Pasteurellaceae она достоверно уменьшилась в сравнении с контролем (на 0,91; 0,79; 1,85 и 3,37 %), при этом сумма целлюлозолитических бактерий возросла на 7,94 %. Гистологические исследования печени и кишечника показали, что у цыплят-бройлеров, получавших в качестве добавки к основному рациону исследуемый препарат на основе натуральных продуктов пчеловодства, произошли структурные преобразования тонкого отдела кишечного канала, направленные на усиление его всасывающей способности, барьерной и моторной функций. Они выражаются в том, что достоверно удлинились кишечные ворсинки, увеличилась плотность крипт и произошло их углубление, возросла общая площадь всасывающей поверхности. При этом в группе, где использовался кормовой антибиотик с
Бесплатно
Статья научная
Метановое брожение, или биометаногенез - образование смеси, состоящей приблизительно из 65 % СH4, 30 % CO2, 1 % Н2S и незначительных количеств N2, O2, H2 и CO, осуществляется в анаэробных условиях многокомпонентным микробным консорциумом. Его особенность заключается в способности конвертировать в биогаз практически все классы органических соединений, бытовые, сельскохозяйственные и некоторые промышленные отходы. Нами впервые проведена оценка влияния добавок на основе амаранта багряного ( Amaranthus cruentus L.) на эффективность процесса получения биогаза из органических отходов. Установлено, что оптимизация субстрата по органическому веществу с использованием фитомассы или жома амаранта, полученного после извлечения всех практически ценных веществ, позволяет производить биогаз из осадков сточных вод, решая экологическую проблему обеззараживания и утилизации отходов, а также энергетическую задачу получения дешевого возобновляемого источника топлива. Амарант багряный - высокоурожайная культура, для которой характерно высокое содержание белка. Его биомасса служит промышленно воспроизводимым растительным сырьем. В результате цикла исследований по разработке оригинальных способов получения рутина, растительного белка, пектина на основе A. cruentus нами предложена схема комплексной переработки, включающей экстрактивное извлечение указанных веществ из высушенной фитомассы растения в едином технологическом цикле. Жом амаранта после извлечения всех ценных соединений был предложен в качестве косубстрата для анаэробного сбраживания органических отходов. Влияние добавок амаранта на получение биогаза моделировали в лабораторных условиях, используя в качестве субстрата крупнотоннажный осадок сточных вод (ОСВ) с городских очистных сооружений. Выявлена зависимость эффекта от количества добавки (избыток фитомассы амаранта 74 % и 87 % подавлял метаногенез). Изучение сбраживания ОСВ после фильтр-пресса (влажность 45 %) в мезофильном (37 °С) и термофильном (50 °С) режимах с добавлением жома амаранта показало преимущество термофильного режима (удельный выход биогаза составил 354 мл/г сухого вещества). Кроме того, в присутствии амарантового жома продуктивность биометаногенеза в мезофильном режиме тоже повышалась на 87,0 %, при этом практически отсутствовала лаг-фаза, содержание CH4 в течение всего эксперимента составляло около 60 %, а удельный выход биогаза достигал 251,9 мл/г сухого вещества, или ~ 0,25 м3 биогаза из 1 кг сухого вещества органического сырья. С целью поиска активной фракции фитомассы амаранта провели серию экспериментов с экстрактами амаранта при использовании растворителей различной полярности - дихлорметана, 70 % водного этанола и дистиллированной воды. Установлено, что в случае экстрактов CH2Cl2 и EtOH лаг-фаза сокращалась до 10 сут, что сопоставимо с действием фитомассы амаранта. Очевидно, в этих экстрактах содержатся компоненты, которые либо подвергаются быстрой деструкции под влиянием сообщества микроорганизмов, превращаясь в биогаз, либо способствуют росту бактерий. При добавлении дихлорметанового экстракта к субстрату происходило наиболее эффективное выделение биогаза, что согласуется с данными литературы. Полученные результаты указывают на экологическую и экономическую целесообразность использования жома амаранта при утилизации органических отходов.
Бесплатно
Дозревание ооцитов коров в среде Fert-TALP повышает их качество и компетентность к развитию in vitro
Статья научная
Экстракорпоральное созревание (in vitro maturation, IVM) - важный этап получения эмбрионов in vitro (in vitro embryo production, IVP). Условия среды, окружающей ооциты вне организма, критически влияют на качество яйцеклеток, что делает эти условия объектом направленного воздействия. Чаще всего для IVM ооцитов коров используется однофазное культивирование в среде ТС-199, дополненной фетальной бычьей сывороткой (ФБС) и гонадотропными гормонами. Дифференцированное созревание, учитывающее асинхронность между ядерными и цитоплазматическими преобразованиями в ооцитах, следует рассматривать в качестве альтернативного и более естественного подхода к получению IVP эмбрионов. В настоящем исследовании впервые проведено сравнение двухфазных IVM протоколов, предполагающих созревание ооцитов коров на начальном этапе в стандартной среде и на завершающем этапе - в одной из двух сред без гормонов (ТС-199 и Fert-TALP - среды, традиционно используемой на последующем этапе оплодотворения). Цель представленной работы заключалась в изучении влияния тестируемых условий на состояние хромосом и степень апоптотической дегенерации в созревающих ооцитах, а также на развитие и качество IVP эмбрионов. Ооцит-кумулюсные комплексы (ОКК) созревали в течение 16 ч в среде ТС-199, дополненной 10 % ФБС, 10 мкг/мл фолликулостимулирующего (ФСГ) и 10 мкг/мл лютеинизирующего (ЛГ) гормонов. Затем ОКК переносили в среду ТС-199, содержащую только сыворотку (1-я система), либо в среду Fert-TALP (2-я система) и культивировали еще в течение 8 ч. Часть созревших ооцитов использовали для анализа состояния ядерного материала (окрашивание DAPI) и степени апоптоза (метод TUNEL). Другую часть подвергали оплодотворению для оценки компетенции к эмбриональному развитию. Цитологический анализ не выявил влияния системы культивирования на завершение ядерного созревания. Доля МII ооцитов через 24 ч созревания была сходной в обеих группах и составляла в 1-й и 2-й системе соответственно 83,3 и 84,7 %. В то же время процент ооцитов с признаками апоптоза при их дозревания во 2-й системе был ниже (11,7±0,7 %), чем в 1-й системе (19,4±1,1) (p function show_abstract() { $('#abstract1').hide(); $('#abstract2').show(); $('#abstract_expand').hide(); }
Бесплатно
Статья обзорная
Домашний кролик Oryctolagus cuniculus var. domestica L. относится к тем немногим доместицированным видам, у которых дикий предковый вид существует одновременно с одомашненным (M. Carneiro, 2014), что позволяет изучать механизмы, лежащие в основе процессов доместикации. Следует отметить, что понимание генетических основ синдрома доместикации до сих пор остается неполным (M.A. Zeder, 2006-2017). Предполагается, что одомашнивание представляет собой уникальную форму симбиоза между человеком и доместицированными видами, формирующими общую нишу обитания (M.A. Zeder, 2012). Исследования симбиотических партнеров позволяют накапливать информацию о путях адаптации к такой нише, в том числе у человека. В этой связи важность изучения домашнего кролика трудно переоценить хотя бы потому, что на протяжении многих десятилетий он остается одной из основных моделей в биомедицинских экспериментах (K.M. El-Bayomi, 2013). Уникальные физиологические особенности кролика объясняют его широкое использование при выявлении закономерностей развития и течения многих заболеваний человека. В то же время мы не обнаружили работ, систематизирующих современные сведения по фундаментальной биологии этого доместицированного вида в сравнении с его дикой предковой формой. Задача настоящего обзора - суммировать данные о популяционно-генетической структуре (M. Carneiro, 2014; A.D. Stock, 1976), распределении геномных элементов (M. Carneiro, 2011), составе микробиомов (M.S. Gómez-Conde, 2009), морфометрических характеристиках и физиологических особенностях (С.Н. Боголюбский, 1959) домашнего кролика и предкового подвида европейского кролика, в том числе определяющих значение O. cuniculus var. domestica не только как хозяйственно ценного вида, но и как модельного объекта в различных областях биомедицины. Представленный сравнительный анализ позволяет выделить ряд фенотипических характеристик (J.L. Hendrikse, 2007; I. Brusini, 2018; P.S. Ungar, 2010), а также группу молекулярно-генетических маркеров геномной ДНК, дифференцирующих домашнего кролика от предкового вида (M. Sparwel, 2019). Изучение распределения аллелей различных мобильных генетических элементов, микросателлитов, отдельных структурных генов, вовлеченных в процесс доместикации домашнего кролика, может способствовать повышению эффективности управления генетическими ресурсами не только у этого вида, но и у других домашних животных, что необходимо как в медико-биологических исследованиях, так и для решения задач селекционной работы.
Бесплатно
Доменная организация мобильных генетических элементов в 1-й хромосоме крупного рогатого скота
Статья научная
Организация генома крупного рогатого скота (КРС), его «геномный ландшафт», в последние годы привлекает особое внимание в связи со сложностью решения задач геномной селекции - использования полилокусных генотипов для ускорения и упрощения селекционной работы. Накоплены данные, свидетельствующие о высокой скорости эволюции различных геномных элементов и выраженности их структурно-функционального полиморфизма (L. Chen с соавт., 2017). Около 50 % всех нуклеотидных последовательностей в геноме крупного рогатого скота представлено диспергированными повторами (R.L. Tellam с соавт., 2009), некоторые из них образуют консервативные внутригеномные домены при совместной локализации (D.L. Adelson с соавт., 2009). Особенности распределения консервативных и вариабельных доменов в геномах крупного рогатого скота до сих пор недостаточно исследованы, несмотря на их важность для решения задач контроля и управления генетическими ресурсами. В настоящей работе с использованием базы данных мобильных генетических элементов программы RepeatMasker (A.F.A. Smit с соавт., http://repeatmasker.org) и аналитической программы Integrated Genome Browser (J.W. Nikol с соавт., 2009) выполнен анализ доменной организации мобильных генетических элементов и продуктов их рекомбинаций в нуклеотидных последовательностях (13436028 п.н.) 1-й хромосомы КРС. Обнаружено, что в исследованном участке наиболее часто встречались элементы SINE/tRNA-Core-RTE, LINE/RTE-BovB, LINE/L1 и LTR/ERV. Их взаимная локализация представляет собой сложную структуру. Чаще всего наблюдались двучленные ассоциации SINE и LINE, SINE/tRNA-Core-RTE и LTR/EVR, (LTR/ERVK)/(LINE/RTE-BovB) и (LTR/ERVK)/LINE/L1). Последние два варианта служат основой для образования трехчленных кластеров - (LINE/RTE-BovB)/(BTLTR1)/(LINE/RTE-BovB) и (LINE/L1)/(BTLTR1J)/(LINE/L1), причем другие ретротранспозоны такие трехчленные кластеры фактически не формируют. Было выявлено некоторое смещение (относительно повышенной плотности локализации) этих трехчленных кластеров к дистальному концу исследованного участка 1-й хромосомы. С помощью программы Integrated Genome Browser мы определили расположение трехчленных продуктов рекомбинаций между LINE и LTR ERV по отношению к структурным генам. Оказалось, что 34 такие конструкции локализуются в 12 структурных генах (остальные - в межгенных пространствах), причем в основном по 10 и 12 копий в двух генах - grik1 и арр, тесно связанных у млекопитающих с функцией центральной нервной системы. Тот факт, что в каждом из этих двух генов трехчленная конструкция (LINE/RTE-BovB)/(BTLTR1)/(LINE/RTE-BovB) была представлена девятью копиями, а конструкцию (LINE/L1)/(BTLTR1J)/(LINE/L1) обнаружили в одной копии в grik1 и в трех - в арр, дает основание считать указанные гены древними мишенями для встроек и сохранения мобильных генетических элементов. Следует отметить, что (LINE/L1)/(BTLTR1J)/(LINE/L1) выявили только в этих двух генах, но не обнаружили в остальных 10, где присутствовал продукт рекомбинации (LINE/RTE-BovB)/(BTLTR1)/(LINE/RTE-BovB). Особенности распределения продуктов рекомбинаций между LINE и LTR ERV по исследованному участку 1-й хромосомы и их локализация в структурных генах позволяют предполагать возможное присутствие в них специфических структурно-функциональных элементов, выявление которых составляет предмет дальнейших исследований.
Бесплатно
Доместикация как частный случай эволюции: об универсальности принципов и механизмов (обзор)
Статья обзорная
Высокая скорость роста изменений состояния биосферы, в которой существенную роль выполняет превращение деятельности человека в геологическую силу (В.И. Вернадский, 1944), приводит к необходимости особого внимания к поискам механизмов управления генетическими потоками у доместицированных видов растений и животных как основы жизнеобеспечения современного человечества. Н.И. Вавилов отмечал, что доместикация представлять собой экспериментальную эволюцию, для управления которой необходимо историческое понимание эволюционного процесса (Н.И. Вавилов, 1987). Основной механизм естественного и искусственного отборов заключается в преимущественном воспроизводстве особей, наиболее приспособленных к предложенным условиям отбора, то есть имеющих репродуктивный успех и обеспечивающих сохранение потомства, что лежит в основе так называемого самоодомашнивания некоторых видов млекопитающих, включая человека (L. Raviv с соавт., 2023). Внутривидовая и межвидовая дифференциация и кооперация для выполнения задач воспроизводства популяций описана и у растений (R. Sharifi, C.M. Ryu, 2021), и у животных (A.M.M. Rodrigues с соавт., 2023; M.A. Zeder, 2012). На примере прокариот показано, что культивирование в разных условиях приводит к существенной дифференциации по характеристикам образования колоний (регуляция поведения) у потомства, причем эти изменения необратимы (невозможность «обратной» эволюции, так называемая дискриминация родственников) (O. Rendueles с соавт., 2015). У многоклеточных организмов существенный вклад в необратимость эволюции вносят симбионты - «кооперанты» на клеточном (E. Rosenberg с соавт., 2010) и геномном (M. Ramakrishnan с соавт., 2021) уровнях. У доместицированных растений и животных большая часть генома занята мобильными генетическими элементами - транспозонами (ТЕ) и продуктами их рекомбинаций (D. Almojil с соавт., 2021). Автономные TE - это потомки экзогенных вирусов и источники основных компонент сетей регуляции профилей генной экспрессии, влияющих на последствия гибридизации, стресс-реактивность (K. Mukherjee, L.L. Moroz, 2023). Обнаруживается определенное сходство ТЕ по участию в основных биологических процессах у растений и животных, несмотря на существенные различия в доминировании вариантов ТЕ, их вовлеченности в организацию архитектоники интерфазного ядра, участии в формировании мотивов для факторов регуляции транскрипции (Y. Qiu, C. Köhler, 2020). Следует отметить, что ранние этапы эволюции основаны на дифференциации и кооперации протобиополимеров (РНК, белки, липиды, углеводы) (Y. Shi и соавт., 2023), прокариот и эукариот (J. Brueckner, W.F. Martin, 2020; C. Al Jewari, S.L. Baldauf, 2023). Наколенные данные свидетельствуют о том, что дифференциация и кооперация - универсальные механизмы эволюционного процесса. В эволюции многоклеточных организмов ключевую роль играют мутуалистические взаимоотношения между такими организмами, микробиотами, вирусами и их потомками. Это обстоятельство необходимо учитывать при поиске методов управления генетическими потоками у доместицированных человеком видов для их сохранения и улучшения.
Бесплатно
Статья обзорная
Обсуждается роль, значимость и область использования фитоэкдистероидов, рассмотрены их источники и состояние сырьевой базы, проблемы культивирования левзеи сафлоровид-ной и серпухи венценосной. Обоснована необходимость углубленных онтогенетических и биоморфологических исследований растений с целью создания крупномасштабных и экологически сбалансированных агропопуляций.
Бесплатно
