Статьи журнала - Сельскохозяйственная биология
Все статьи: 1755
Статья научная
С расшифровкой последовательности полного генома крупного рогатого скота стало возможным прослеживать историю происхождения пород и оценивать генетические связи между современными породами, основываясь на результатах полногеномного скрининга SNP-маркеров. Были проведены исследования коммерческих и локальных пород в Европе, Северной Америке, Азии и Африке на полногеномном уровне. Однако генетические различия, связи и популяционно-генетическая структура российских пород скота остаются малоизученными. Целью нашей работы стало исследование генетического разнообразия и популяционной структуры пяти российских пород скота на основании полногеномного полиморфизма единичных нуклеотидов (single nucleotide polymorphism, SNP), полученного с использованием Illumina Bovine SNP50 BeadChip («Illumina Inc.», США). Материалом для исследований служили образцы спермы или ткани животных бестужевской (BEST, n = 27), холмогорской (KHLM, n = 25), костромской (KSTR, n = 20), красной горбатовской (RGBT, n = 23) и ярославской (YRSL, n = 21) пород. Образцы, полученные от голштинского скота (HLST, n = 29), использовали как группу сравнения. Качество генотипирования контролировали с помощью программного обеспечения PLINK 1.07. Для обработки данных применяли программное обеспечение PLINK 1.07, HP-Rare 1.1, STRUCTURE, ver. 2.3.4, Phylip, ver. 3.695, FigTree 1.4.2, Arlequin suite, ver. 3.5.2.2 и R пакет. Конечный набор маркеров, отобранный по результатам контроля качества и использованный для анализа, включал 35874 SNP. Степень наблюдаемой гетерозиготности в российских породах скота изменялась от 0,378 у BEST до 0,390 у KHLM и была выше по сравнению со значением этого показателя в голштинской породе (0,377). Аллельное разнообразие варьировало от 1,914±0,001 у KSTR до 1,955±0,001 у BEST. Во всех исследованных породах был выявлен незначительный избыток гетерозигот (FIS от -0,015 у BEST до -0,054 у KHLM). Многомерное шкалирование (MDS) показало наличие неперекрывающихся породно-специфических кластеров, при этом первая главная компонента отвечала за 6,46, вторая главная компонента - за 5,03 % генотипической изменчивости. По результатам индивидуального филогенетического анализа, основанного на методе максимальной бережливости, особи группировались в шесть кластеров в соответствии с их породной принадлежностью. Анализ в STRUCTURE подтвердил, что исследованные российские породы по происхождению отличаются от голштинской и родственных голштинской пород скота. Максимальное значение ΔK показало, что наиболее вероятное число популяций k = 6. При k = 6 наблюдалось формирование генетической структуры, соответствующей породной принадлежности особей: Q1/6 = 0,855±0,018 для BEST, Q2/6 = 0,818±0,029 для KHLM, Q3/6 = 0,923±0,015 для KSTR, Q4/6 = 0,816±0,027 для RGBT, Q5/6 = 0,873±0,031 для YRSL и Q6/6 = 0,935±0,014 для HLST. Оценка молекулярной вариансы выявила высокодостоверную дифференциацию (p
Бесплатно
Статья научная
Одна из актуальных задач современной микробиологии и биотехнологии состоит в изучении механизмов взаимодействия бобовых растений с клубеньковыми бактериями (ризобиями) - обширной группой микроорганизмов, способных вступать в азотфиксирующий симбиоз с растением-хозяином. Знание этих механизмов необходимо для проведения научно обоснованной селекции высокоэффективных бобово-ризобиальных систем. Для понимания эволюции специфичности растительно-микробных взаимоотношений особое значение имеют симбиотические системы с участием реликтовых бобовых растений, представляющих собой промежуточное звено между исчезнувшими и современными видами. К таким уникальным объектам относится плейстоценовый реликт - копеечник щетинистый Hedysarum gmelinii Ledeb. subsp. setigerum (Turcz. ex Fischer et Mey.) Kurbatsky, произрастающий в Прибайкальском регионе. В представленной работы получена первая в мире коллекция микросимбионтов копеечника щетинистого. Изучение таксономического положения 19 полученных изолятов проводили с помощью RFLP-анализа ITS региона (ITS-RFLP) и секвенирования гена 16S рРНК ( rrs ). Филогенетический анализ микросимбионтов копеечника щетинистого показал их значительное генетическое разнообразие. Четырнадцать ризобиальных изолятов принадлежали к трем родам: Rhizobium (сем. Rhizobiaceae ), Phyllobacterium (сем. Phyllobacteriaceae ) и Bosea (сем. Bradyrhizobiaceae ). В клубеньках копеечника щетинистого присутствовали несимбиотические ризобиальные виды, представители которых самостоятельно не формируют симбиоз с бобовыми растениями ( Phyllobacterium endophyticum, Phyllobacterium loti и Bosea sp.). Кроме того, были выделены 5 изолятов, не являющихся клубеньковыми бактериями и относящихся к родам Acinetobacter, Stenotrophomonas, Sphingomonas и Agromyces. Полученные данные могут свидетельствовать о том, что реликтовые бобово-ризо-биальные симбиозы, формируемые, в частности, копеечником щетинистым, представляют собой прообраз современных симбиотических систем и отражают пути эволюции в направлении рекрутирования симбиотических генов разных микроорганизмов и повышения специфичности растительно-микробных взаимоотношений. Штаммы несимбиотических ризобиальных видов, возможно, присутствуют в клубеньках как носители генов, не участвующих непосредственно в формировании симбиоза, но влияющих на его активность. Такие штаммы после соответствующего генетического и фенотипического изучения могут быть использованы для производства биопрепаратов с повышенной эффективностью симбиотической азотфиксации.
Бесплатно
Статья научная
Микросателлитные ДНК-маркеры, основанные на анализе простых повторяющихся повторов (SSR - simple sequence repeats), признаются одной из наиболее эффективных ДНК-маркерных систем, используемых в селекции и генетике культурных растений. С помощью SSR-маркеров были построены первые наиболее насыщенные генетические карты яблони. Кроме того, выполнен широкий перечень исследований, направленных на изучение генетического разнообразия в коллекциях сортов, диких форм, межвидовых гибридов яблони. C целью изучения генетической структуры рабочей коллекции современных сортов яблони отечественной селекции был оценен полиморфизм 12 микросателлитных локусов в выборке из 31 сорта яблони селекции Северо-Кавказского зонального НИИ садоводства и виноградарства (СКЗНИИСиВ, г. Краснодар) и Всероссийского НИИ селекции плодовых культур (ВНИИСПК, г. Орел) из коллекции генетических ресурсов СКЗНИИСиВ. Использовали SSR-маркеры, рекомендованные Европейским консорциумом Fruitbreedomics для изучения генетического разнообразия яблони: CH01f03b, CH01h01, CH01h10, CH02c06, CH02d08, CH04e05, CH05f06, CH01f02, CH02c11, Hi02c07, CH02c09 и CH03d07. По данным SSR-анализа был выявлен уровень полиморфизма от 5 до 10 аллелей на локус (наибольший - по CH02c11, наименьший - по CH01f03b) при среднем значении 7,75 аллеля на локус. Суммарно по 12 проанализированным локусам идентифицировали 93 аллеля. Все изученные сорта обладали уникальным набором аллелей. Сравнение с данными о генетическом разнообразии мирового генофонда яблони позволяет утверждать, что изученная выборка современных сортов яблони отечественной селекции характеризуется высоким уровнем полиморфизма SSR-локусов. Величины ожидаемой (H e) и наблюдаемой (H o) гетерозиготности варьировали в пределах 0,548-0,897 для H o и 0,602-0,827 для H e при среднем показателе H o = 0,786 и H e = 0,755. Значение PIC (polymorphism information content) составило от 0,571 до 0,806. При этом по 9 локусам из 12 изученных названный показатель изменялся в пределах 0,712-0,806. Результаты UPGMA-анализа согласуются с данными по генетической разнородности сортов из изученной выборки. Построение дендрограммы позволило выделить пять основных кластеров. Распределение сортов по кластерам в большинстве случаев прямо соотносится с их генеалогией. Так, сорт Свежесть, вошедший в отдельный кластер № 1, и сорта Имрус и Зимнее утро, сформировавшие кластер № 5, происходят от сортов, не представленных в родительских формах ни у одного из остальных сортов в изученной выборке. Сорта Солнышко, Строевское, Юбилей Москвы, Афродита и Старт селекции ВНИИСПК, выделенные в кластер № 3, имеют одну общую родительскую форму. Cложная структура дендрита, полученная при выполнении кластеризации по результатам SSR-анализа, может быть следствием большого числа уникальных аллелей у изучаемых генотипов, что, в свою очередь, обусловлено высоким уровнем генетического разнообразия внутри выборки. В то же время факт объединения сортов с одинаковой генеалогией в одни кластеры подтверждает значительное генетическое сходство внутри групп таких сортов. Результаты исследования дают возможность оценить уровень генетического полиморфизма в изученной выборке, кроме того, данные SSR-генотипирования могут быть использованы в дальнейшем для подтверждения генеалогии сортов и гибридов при возникновении спорных вопросов, а также при сортовой идентификации.
Бесплатно
Статья научная
Аборигенные, стародавние сорта, произрастающие в различных регионах возделывания винограда, - важная часть мирового генофонда культуры. Многие аборигенные донские сорта винограда (Vitis vinifera L.) представляют значительную ценность для возделывания и использования в селекционной работе. Среди сортов Дона выделяют как близкие по основным признакам группы, так и более отдаленные. Основные признаки листьев сортов винограда - важнейший ампелографический признак. Исследования ДНК - наиболее информативный метод анализа генотипов растений. Микросателлитные маркеры широко используются для генотипирования сортов и подвоев винограда, а также успешно применяются при изучении происхождения сортов и анализа их родословных. Мы провели оценку родства ряда донских сортов по результатам микросателлитного генотипирования. Целью настоящей работы было изучение генетического сходства аборигенных донских сортов на основе ДНК-анализа и сопоставление полученных результатов с данными анализа основных признаков сформировавшегося листа, а также выводами других авторов. Исследования проводили на 16 сортах, произрастающих в коллекции Всероссийского НИИ виноградарства и виноделия им. Я.И. Потапенко (г. Новочеркасск) и в Российской ампелографической коллекции (г. Анапа). Все изученные сорта были описаны по основным ампелографическим признакам. В работе применяли полимеразную цепную реакцию с разделением ее продуктов посредством электрофореза. ДНК выделяли из молодых листьев апикальной части побегов 4-5 типичных кустов сорта. Использовали шесть SSR-маркеров, рекомендованных как основные для фингерпринтинга V. vinifera. Контролем служили сорта Шардоне и Каберне-Совиньон, аллельный состав которых по изучаемым SSR-локусам известен. Матрицу генетических дистанций строили с использованием коэффициентов (индексов) подобия по M. Nei и W. Li. Кластерный анализ на основании данных SSR-генотипирования выполняли методом попарного невзвешенного кластирования с арифметическим усреднением (UPGMA). Проводили графическое построение дендрограмм. Данные по морфологическим признакам листьев и результаты SSR-генотипирования анализировали методом главных координат (PCA). С помощью автоматического генетического анализатора ABI Prism 3130 («Applied Biosystems», США) были получены ДНК-профили местных донских сортов винограда по микросателлитным локусам VVMD5, VVMD7, VVMD27, VVS2, VrZAG62 и VrZAG79. В генотипах исследуемых донских сортов было определено шесть (по локусам VVS2, VVMD5, VVMD7, VrZAG62) и семь (по локусам VVMD27, VrZAG79) аллелей на локус. Кластерный анализ позволил разделить сорта на две основные ветви: в одну вошли Сибирьковый, Пухляковский белый, Сиволистный, Пухляковский черный, Косоротовский и Кукановский (все они относятся к группе естественных сеянцев Пухляковского белого), в другой оказались Безымянный донской, Плечистик обоеполый, Старый горюн, Цимлянский белый, Цимлянский черный, Цимладар, Плечистик, Сыпун черный, Махроватчик и Бессергеневский № 7. Интересно, что во второй ветви выделились три подгруппы. Одна включала сорта Безымянный донской, Плечистик обоеполый, Цимлянский белый, Цимлянский черный, Цимладар, Плечистик, Сыпун черный (группа цимлянских сортов), в другую вошли Бессергеневский № 7 (предположительно сеянец Пухляковского белого) и Старый горюн (группа цимлянских сортов); отдельно выделился сорт Махроватчик (считается сеянцем сорта Кокур белый). В пространстве главных координат нами не было обнаружено распределения сортов по основным признакам листьев в соответствии с их предполагаемым происхождением. По результатам SSR-анализа большинство сортов оказались распределены в соответствии с ранее сделанными выводами об их происхождении. Таким образом, наиболее информативной может считаться оценка коллекций, стародавних сортов, селекционного материала и интродуцируемых образцов по комплексу ампелографических признаков и SSR-маркерам.
Бесплатно
Статья научная
Конверсия корма (feed conversion ratio - FCR, кг/кг), которую рассчитывают как отношение количества потребленного корма к приросту живой массы, - важнейший показатель, определяющий экономическую эффективность производства свинины. Разработка автоматизированных кормовых станций сделала возможным проведение точного индивидуального учета потребления корма при групповом содержании свиней, что стало основой для интеграции показателя FCR в программы селекционно-племенной работы. Развитие методов высокопроизводительного генотипирования по десяткам тысяч однонуклеотидных полиморфизмов (single nucleotide polymorphism, SNP) сделало возможным выявление генетических факторов, ассоциированных с хозяйственно полезными признаками животных, на уровне геномов. Проведенное ранее изучение различных популяций показало наличие в геноме свиней множественных QTLs для признака FCR, при этом участки генома, идентифицированные в разных исследованиях, лишь частично перекрывались. В настоящем сообщении мы представляем результаты полногеномного анализа в одной из российских популяций хряков породы дюрок, который показал наличие 30 SNPs, достоверно ассоциированных с показателем конверсии корма, а также позиционных и функциональных генов-кандидатов, продукты которых участвуют в регуляции пролиферации и дифференцировки различных типов клеток, в гематопоэзе и метаболизме липидов...
Бесплатно
Изучение генома свиней (Sus scrofa) с использованием ДНК-маркеров
Статья научная
Провели экспериментальные исследования генетического полиморфизма пяти популяций двух подвидов кабанов, обитающих на территории Российской Федерации, и пород свиней крупная белая, йоркшир, дюрок и ландрас. Рассмотрены некоторые аспекты изучения генотипа дикого кабана в сравнении с домашними свиньями разных пород на примере анализа микросателлитов и маркерных генов.
Бесплатно
Изучение кишечных микробных профилей Equus ferus caballus методом NGS-секвенирования
Статья научная
Симбиотический микробиом желудочно-кишечного тракта животных играет жизненно важную роль в переваривании и усвоении питательных веществ кормов, становлении иммунитета, устойчивости к заболеваниям, расщеплении токсинов. Нарушения микробного сообщества кишечника могут становиться причиной метаболических расстройств, таких как ацидоз, снижение переваримости компонентов рациона (прежде всего клетчатки), болезней копыт и т.д. Пищеварительная система Equus ferus caballus имеет ряд уникальных особенностей по сравнению с другими млекопитающими. В настоящей работе впервые в России было показано разнообразие состава микробиома кишечника лошадей с применением метода 16S-метагеномики. В составе микрофлоры выявлено значительное количество микроорганизмов, связанных с процессами переваривания кормов, прежде всего клетчатки, а также ряд микроорганизмов, которые могут сопутствовать возникновению различных заболеваний - колик, ацидозов, ламинитов. Целью исследования была оценка структуры микробиомов содержимого прямой кишки лошадей (с учетом их возраста, пола, породы и рациона) с применением высокопроизводительного секвенирования. Эксперимент проводили в летний период 2017 года в Крестьянско-фермерском хозяйстве «Маланичевых» (пос. Гришкино, Ленинградская обл., Тосненский р-н) на лошадях, специализированных для верховой езды и ипподромных испытаний. Отбирали пробы объемом 10-50 г (в 3 повторностях) из прямой кишки трех жеребцов ганноверской породы (возраст 3 года), кобылы (6 лет) и жеребца (7 лет) тракененской породы. За 5 сут до отбора проб кобыла ожеребилась. Рационы жеребцов и кобылы различались. Рацион жеребцов включал траву (20 кг), сено (9 кг), морковь (1 кг), овес (3 кг), поваренную соль (29 г). Рацион кобыл состоял из травы (26 кг), моркови (1 кг), плющеного овса (2,5 кг), поваренной соли (27 г). Тотальную ДНК из образцов выделяли с использованием набора Genomic DNA Purification Kit («Fermentas Inc.», Литва). Амплификацию для последующего проведения NGS-секвенирования проводили на ДНК-амплификаторе Verity («Life Technologies, Inc.», США) с помощью эубактериальных праймеров (IDT) 343F (5'-CTCCTACGGRRSGCAGCAG-3') и 806R (5'-GGACTACNVGGGTWTCTAAT-3'), фланкирующих участок V1V3 гена 16S рРНК. Метагеномное секвенирование осуществляли на приборе MiSeq («Illumina, Inc.», США). Таксономическую принадлежность микроорганизмов до рода определяли с применением программы RDP Classifier (https://rdp.cme.msu.edu/classifier/classifier.jsp). У исследованных особей E. ferus caballus были выявлены довольно сходные микробиомные профили кишечника вне зависимости от типа питания, физиологического статуса, возраста, пола и породы. Высокие значения экологических индексов Шеннона и Симпсона свидетельствовали о биоразнообразии содержимого кишечника лошадей. В составе содержимого прямой кишки обнаружили 25 филумов микроорганизмов. Доминирующими филумами оказались Firmicutes (содержание колебалось от 32±1,9 до 40±3,8 %) и Bacteroidetes (от 34±2,1 до 40±4,7 %). В составе микрофлоры детектировали значительное количество микроорганизмов, связанных с процессами переваривания кормов, прежде всего клетчатки. Так, доля бактерий, синтезирующих целлюлазы, достигала значительных величин: Bacteroidales - до 23,8±1,30 %, Lachnospiraceae - до 14,7±2,80 %, Ruminococcaceae - до 10,2±3,30 %, Clostridiaceae - до 6,6±0,6 %. Присутствовали микроорганизмы, которых выявляют при ряде заболеваний - при коликах, ацидозах, ламинитах. Например, во всех образцах содержимого прямой кишки были обнаружены нежелательные представители отряда Lactobacillales , такие как Streptococcusequinus и Str. bovis , которых связывают с возникновением ацидозов и ламинитов лошадей. Выявлены бактерии рода Treponema (от 2,2±0,22 до 6,5±0,40 %), которые ассоциированы с возникновением периодонтита у лошадей. Обнаружены энтеробактерии родов Enterobacter , Serratia , Escherichia , среди которых нередко встречаются возбудители гастроэнтеритов. Дальнейшее изучение профилей кишечной микробиоты будет способствовать совершенствованию методов диагностики и лечения заболеваний у лошадей.
Бесплатно
Изучение первых стадий сборки вириона у Х-вируса картофеля
Статья научная
Х-вирус картофеля (ХВК, Potexvirus ) относится к экономически значимым патогенам ряда важных сельскохозяйственных культур из семейства Solanaceae. Вирионы ХВК представляют собой гибкие нитевидные частицы длиной 515 нм и диаметром 13,5 нм со спиральной структурой. Геном вируса представлен одноцепочечной молекулой РНК (6435 нуклеотидов) положительной полярности, которая кэпирована и полиаденилирована. Изучение различных этапов инфекционного процесса при заражении растений вирусами, в том числе сборки вирусных частиц, представляет большой практический интерес, так как выявление ее механизмов может стать основой разработки новых подходов в безвирусном растениеводстве. Первые этапы сборки вирионов Х-вируса картофеля изучали на примере вирусоподобных частиц (ВПЧ), полученных при инкубации РНК ХВК с белком оболочки (БО) ХВК in vitro. Показано, что в различных условиях инкубации (ионная сила, рН) образуется один и тот же набор ВПЧ дискретного размера. Однако количество полученных ВПЧ того или иного размера меняется в зависимости от условий инкубации. Максимально эффективной сборки ВПЧ, которые по размерам приближались к нативному вириону, удалось достигнуть в буфере с низкой ионной силой при рН 8,5. Из сформировавшихся ВПЧ были выделены участки РНК ХВК длиной от 800 до 5700 нт, защищенные белковой спиралью. Их индивидуальный анализ подтвердил, что все они представляют собой 5´-концевые фрагменты геномной РНК разной длины. Таким образом, подтверждено, что сборка вирионов ХВК инициируется на 5´-конце РНК и кооперативно продолжается в направлении от 5´- к 3´-концу молекулы. При анализе нуклеотидной последовательности фрагментов РНК, выделенных из ВПЧ разного размера, в районах, соответствовавших 3´-концу молекулы, обнаружены участки, способные формировать шпильки, которые могут играть роль стоп-сигналов, препятствующих взаимодействию БО с РНК и непрерывной кооперативной сборке ВПЧ и вирионов ХВК. Вероятно, БО может с большей или меньшей эффективностью (в зависимости от условий инкубации с РНК in vitro) плавить РНК-шпильки и преодолевать стоп-сигналы при сборке вирусных частиц.
Бесплатно
Статья научная
В отношении ряда инфекционных заболеваний, вызываемых патогенными и условно-патогенными бактериями, происходит постепенный пересмотр места возбудителя в различных экосистемах, актуальными остаются вопросы распространения, адаптации, способности их жизненных форм к развитию в популяциях в среде обитания. Известно, что листерии устойчивы к внешним факторам, при этом существенно участились случаи передачи листериоза с растительными продуктами. Однако данные об экологических аспектах существования возбудителя листериоза ограничены. Одно из перспективных направлений в изучении экологии патогенных бактерий - популяционный подход, основанный на исследовании колоний бактерий, а не отдельной клетки. В статье приведены данные экспериментальных исследований, проведенных с применением метода сканирующей электронной микроскопии, позволяющим анализировать колонии бактерий без нарушения их естественной архитектоники. Выполнено сравнение морфологических особенностей популяций листерий в широком диапазоне температур (от -18 до 37 °С) в различных объектах среды обитания, таких как молочные и мясные продукты, корма, вода, зеленые растения. Морфологическая пластичность клеток листерий и особенности существования популяций листерий в окружающей среде продемонстрированы на приведенных сканограммах. Показано, что листерии адаптируются к меняющимся условиям существования, приобретая способность переходить к гетероморфизму с различными проявлениями L-трансформации, что обеспечивает им длительную персистенцию в окружающей среде. Полученные данные позволили выявить основные закономерности адаптационных механизмов выживаемости у этих бактерий. К таким механизмам, в частности, относится гетероморфизм с различными проявлениями L-трансформации; способность к формированию микроколоний и колоний по типу многоклеточного организма; целостность популяции в процессе развития за счет внутрипопуляционных связей; способность популяции реагировать на воздействие среды обитания.
Бесплатно
Изучение распространения условных генотипов вируса лейкоза крупного рогатого скота
Статья научная
Методом полимеразной цепной реакции (ПЦР) исследовали 762 пробы крови от животных разных пород крупного рогатого скота, больных и инфицированных вирусом лейкоза крупного рогатого скота (ВЛ КРС). При помощи программы Vector NTI были подобраны эндонуклеазы рестрикции. На основании данных, полученных при анализе полиморфизма длин рестрикционных фрагментов (ПДРФ-анализ), по типам паттернов выделили 11 групп, обозначенных как условные генотипы.
Бесплатно
Изучение синтеза основных компонентов молока как составляющих полидисперсной системы
Статья научная
Молоко можно рассматривать как коллоидную систему (гидроколлоид), состоящую из дисперсной среды и дисперсной фазы. Дисперсная среда молока формируется за счет лактозы при ее достаточно постоянной концентрации в растворе. Белки как дисперсная фаза находятся в дисперсной среде молока в широких пределах концентрации. Молочный жир присутствует в дисперсной среде в виде эмульсии. Исходя из того, что синтез отдельных ингредиентов молока происходит в разных ферментных системах, по содержанию и соотношению элементов полидисперсной системы можно судить об активности этих систем. На основании анализа большого числа проб молока ( n = 6338) от голштинизированных черно-пестрых коров нами установлена обратная зависимость между величиной удоя и содержанием белка и жира. Содержание лактозы при этом имело незначительные различия как в период лактации, так и у коров с разным удоем. Так, корреляционная зависимость между удоем и содержанием лактозы была положительной: на зимних рационах r = 0,27 (p 0,05), чем у низкопродуктивных. В то же время продукция жира у высокопродуктивных коров увеличилась на 360 %, белка - на 403 %, лактозы - на 491 %. Близкий процент лактозы имеет место также в цистернальной и альвеолярной порциях удоя. Сделано заключение о том, что составные компоненты молока синтезируются независимо друг от друга, а величина удоя определяется количеством синтезируемой лактозы, создающей относительно постоянную дисперсную среду, благоприятную для существования устойчивой дисперсной фазы.
Бесплатно
Изучение структуры генофондной популяции русской белой породы кур методом геномного SNP-сканирования
Статья научная
Популяция русских белых кур селекционировалась в генофондном хозяйстве Всероссийского НИИ генетики и разведения сельскохозяйственных животных (ВНИИГРЖ) в течение 25 поколений с использованием индивидуального подбора. Особенности этой породы - устойчивость к пониженной температуре выращивания в ранний постнатальный период и белый цвет эмбрионального пуха. В 2002-2012 годах ее разведение осуществлялось методом панмиксии, и к настоящему времени на основе сохранившегося поголовья сформирована новая популяция русских белых кур. Нашей целью было показать возможности полногеномного SNP-сканирования (single nucleotide polymorphisms) для изучения генетических особенностей структуры популяции малочисленных пород кур отечественного происхождения и динамические изменения молекулярной архитектуры на примере сравнения современной популяции русской белой породы с предковой популяцией 2001 года. Были проанализированы две группы кур: популяция 2001 года (6 гол., неродственные особи из двух линий) и современная популяция (156 гол.). SNP-анализ включал скрининг 162 образцов ДНК с помощью микрочипа Illumina Chicken 60K SNP iSelect BeadChip («Illumina», США). Контроль качества генотипирования, определение генетической структуры популяции методом многомерного шкалирования (multidimensional scaling, MDS), расчет показателей неравновесного сцепления (linkage disequilibrium, LD) и частоты встречаемости аллеей по группам проводили в программе PLINK 1.9. Построение модели разграничения кластеров на основе SNP-генотипов осуществляли с использованием программы ADMIXTURE. По результатам MDS-анализа современная популяция была условно разделена на четыре MDS-группы, что в сравнении с данными родословной адекватно отражает происхождение изученных особей. Представители предковой популяции были генетически сходны с группой MDS3. С применением F-статистики многофакторного дисперсионного анализа выявлено достоверное влияние группы, хромосомы, хромосомы в группе и дистанции между SNP-маркерами на значения LD (r2). В группе 2001 года по всем хромосомам наблюдались максимальные показатели r2 и высокая частота встречаемости LD, равного 1, при расстоянии между SNP-маркерами 500-1000 Кб. Количество мономорфных аллелей в этой группе также было самым высоким. На основании SNP-анализа сделан вывод о том, что современная популяция русских белых кур характеризуется распадом длинных LD-районов предковой популяции. Моделирование кластеров в программе ADMIXTURE выявило различия между группами современной популяции, определенными с помощью MDS-анализа. Группы, сформированные из особей, входящих в MDS1 и MDS2, имели однородную структуру и различались между собой при K = 4 и K = 5. Группа MDS4 образовывала генетически неоднородный кластер, отличающийся от групп MDS1 и MDS2 при значениях K от 2 до 5. Группа MDS3 была филогенетически близка к популяции 2001 года (при K от 2 до 5). Таким образом, анализ современной генофондной популяции русских белых кур показал ее неоднородность и сходство группы MDS3 с предковой популяцией 2001 года, которая, в свою очередь, характеризовалась большим числом мономорфных аллелей и высокой частотой встречаемости длинных LD-районов. SNP-сканирование позволило оценить генетическое сходство особей и популяционную структуру русской белой породы кур. Понимание генетической структуры важно при панмиктическом разведении и отслеживании исторических изменений в молекулярной организации генома генофондной популяции с ограниченным поголовьем.
Бесплатно
Статья научная
Перенос генов, опосредованный ретровирусными и лентивирусными векторами, рассматривается в качестве одного из перспективных способов генетической модификации сельскохозяйственной птицы (S.C. Chapman et al., 2005; C.A. Smith et al., 2009; Н.А. Волкова с соавт., 2013). Однако эффективность трансгенеза эмбриональных клеток кур рекомбинантными ретровирусами и лентивирусами лимитируется рядом факторов. Одной из проблем при получении трансгенной птицы остается наличие большого числа эмбриональных клеток (порядка 60000-100000) на начальном этапе инкубации и необходимость применять высококонцентрированные вирусные препараты (около 10 9 вирусных частиц/мл) для достижения относительно приемлемой эффективности введения трансгенов. Целью настоящей работы стало получение вектора на основе модифицированной лентивирусной системы второго поколения и определение оптимальных условий использования лентивирусных векторов для трансгенеза эмбрионов кур. В состав векторной системы входили три различные плазмиды: psPAX2, содержащая гены gag-pol ; pLPG, кодирующая поверхностный гликопротеин G вируса везикулярного стоматита (VVS-G), и pWPXL - самоинактивирующийся лентивирусный вектор, несущий ген eGFP (enhanced green fluorescence protein) под контролем промотора гена фактора элонгации 1 РНК-полимеразы II человека ( hEF1a ). Для получения рекомбинантного вируса и определения титров использовали линию клеток человека 293T. Введение вирусного препарата в куриные эмбрионы проводили в разные сроки после начала инкубации: через 20-24 ч (I группа) и через 50-55 ч (II группа). Эффективность трансформации и число интегрированных копий трансгена оценивали методом real-time PCR (RT-PCR) анализа ДНК, выделенной из эмбрионов на 7-е сут инкубации, на наличие eGFP. Максимальные титры вирусных препаратов были получены при количественном соотношении плазмид psPAX2, pLPG и pWCAG 1:1:3 и составили 2,4x10 7 КОЕ/мл до ультрацентрифугирования и 6,2x10 8 КОЕ/мл - после концентрирования ультрацентрифугированием. Представленные данные показывают, что изменение соотношения между компонентами векторной системы по сравнению со стандартной схемой позволяет значительно увеличить титр получаемого вирусного препарата. Биологические титры вирусных препаратов порядка 10 8 КОЕ/мл достаточны для инфицирования до 78 % клеток на ранних этапах развития эмбриона. Эффективность генетической трансформации, оцененная по доле трансформированных клеток, в I и II группах эмбрионов составила соответственно 78,0 и 31,0 %. Предположительно на более ранних стадиях клетки эмбриона инфицировались большим количеством вирусных частиц, чем и объясняется разница в числе копий вектора в составе клеточного генома в I и II группах. Исходя из полученных результатов, средняя эффективность переноса генов с помощью лентивирусных векторов находилась в пределах 30,0-34,3 % и слабо варьировала при изменении времени введения после начала инкубации эмбрионов. Этот факт указывает на то, что только часть клеток эмбриона обычно доступна для инфицирования вирусом. Инфицирование эмбрионов в разные сроки при использовании вирусных препаратов с одинаковыми титрами позволяет получать популяции эмбриональных клеток с неодинаковым числом копий вектора в составе клеточного генома. Таким образом, эффективность переноса генов в эмбрионы кур с использованием лентивирусных векторов не зависит от стадии развития эмбриона в течение по крайней мере первых 55 ч инкубации и может быть прогнозируемой.
Бесплатно
Статья научная
Грибы рода Alternaria часто и повсеместно заражают семена зерновых культур. Причиняемый при этом ущерб оценивается по-разному, вероятно, из-за того, что грибы рода Alternaria представляютсобой неоднородную группу. Целесообразна и доступна в настоящее время идентификация заражающих зерно видов Alternaria с точностью до секции. Наиболее распространены представители двух секций - Alternaria и Infectoriae. Мы впервые, используя обширный материал, сравнили влияние наборафакторов (культура, сорт, предшественник, регион, район, сезон, поражение другими видами Alternaria и видами других родов грибов) на зараженность зерна видами Alternaria. Всего проанализировали 422 образца зерна пшеницы, ячменя, сорго и кукурузы урожая 2010-2012 года из семи регионов европейской части России. Большинство образцов представляли собой семена пшеницы из Ставропольского и Краснодарского краев. Погодно-климати-ческие факторы играли определяющую роль в заражении. Зараженность зерна пшеницы и ячменя в разные годы в среднем по разным районам Краснодарского и Ставропольского краев существенно колебалась и cоставила для видов рода Alternaria секций Alternaria 7,0-71,5 % и Infectoriae - 8,6-74,0 %...
Бесплатно
Статья научная
Тся их способность к мобилизации фосфатов почвы и удобрений. В настоящей работе впервые была исследована фосфатмобилизующая способность двух штаммов бактерий - Agrobacterium radiobacter 10 и Pseudomonas chlororaphis ПГ7, имеющих научную и практическую значимость. Установлена способность A. radiobacter 10 метаболизировать фитат, используя его в качестве источника углерода и энергии в отсутствие других источников, и способность P. chlororaphis ПГ7 солюбилизировать неорганические (трикальций фосфат, гидроксиапатит) и органический (фитат кальция) фосфаты. Нашей целью было изучение потенциальной способности штаммов Agrobacterium radiobacter 10 и Pseudomonas chlororaphis ПГ7 мобилизовать фосфор из труднодоступных для питания растений минеральных и органический соединений. Для получения накопительной культуры штаммы размножали на гороховом агаре (по Хотяновичу). Исследование фосфатмобилизующей способности штаммов проводили in vitro на селективных питательных средах при 28 °С. Способность штаммов дефосфорилировать фитат натрия оценивали на двух жидких средах. Среда II имела следующий состав (г/л дистиллированной воды): (NH4)2SO4 - 1,0, K2SO4 - 0,2, фитат Na («Sigma-Aldrich», США) - 10, кукурузный экстракт - 0,2 (рН 6,8). Состав среды PSM (phytase screening medium) (г/л дистиллированной воды): D-глюкоза - 15,0, (NH4)2SO4 - 5,0, KCl - 0,5, MgSO4ʺ7H2O - 0,1, NaCl - 0,1, CaCl2ʺ2H2O - 0,1, FeSO4ʺ7H2O - 0,01, MnSO4ʺ7Н2О - 0,01; фитат Na («Sigma-Aldrich», США) - 5 (рН 6,5). Содержание общего фосфора, вносимого в среды с фитатом Na, определяли по методу E. Truog и A.H. Meyer с модификацией по J.B. Rodriguez с соавт. (1994) после озоления препарата по методу Н.Е. Гинсбург и Г.М. Щегловой (1960). О способности штаммов расти на жидких средах судили по изменению численности (КОЕ/мл суспензии) за период инкубации. Оценивали накопление свободного ортофосфата в среде за период инкубации. Способность штаммов растворять неорганические и органические фосфаты изучали при культивировании на трех плотных питательных средах. Среда NBRIP (National Botanical Research Institute's phosphate growth medium) имела следующий состав (г/л дистиллированной воды): D-глюкоза - 10, Ca3(PO4)2 - 5,0, MgCl2ʺ6H2O - 5,0, MgSO4ʺ7H2O - 0,25, KCl - 2,0, (NH4)2SO4 - 0,1, агар-агар - 20 (рН 6,8). Состав глюкозо-аспарагиновой среды с гидроксиапатитом (по Г.С. Муромцеву) (43): D-глюкоза - 10, аспарагин - 1, K2SO4 - 0,2, MgSO4ʺ7H2O - 0,2, кукурузный экстракт - 0,2, Са5(РО4)3О5 - 4, агар-агар - 20 (рН 6,8). Состав среды PSM представлен выше, дополнительно вносили 20 г/л агар-агара и доводили рН до 6,5, добавляя 10 % водный раствор Са(ОН)2, тем самым переводя растворимый фитат натрия в нерастворимый фитат кальция. Наблюдали за образованием зон просветления (гало) вокруг колоний. В опытах на жидкой среде II было показано, что штамм A. radiobacter 10 способен использовать фитат в качестве источника углерода и фосфора для роста и размножения и ферментативным путем дефосфорилировать фитат. Об этом свидетельствовало значительное увеличение численности за период культивирования (4 сут), сравнительно небольшое понижение рН относительно контроля (без инокуляции), а также накопление фосфора в осадке бактериальных клеток и свободного ортофосфата в среде. Штамм P. chlororaphis ПГ7 такой способностью не обладал: несмотря на увеличение численности, за учетный период не наблюдалось заметного накопления осадка бактериальных клеток и свободного ортофосфата в среде. Показано, что при культивировании на жидкой среде PSM оба штамма активно росли, очевидно, используя глюкозу в качестве источника углерода и энергии. В этих усло
Бесплатно
Статья научная
Интрогрессия генов короткостебельности считается одним из надежных приемов преодоления полегания у сортов тритикале. При этом снижение высоты растений тритикале может происходить под влиянием генов как пшеничного, так и ржаного происхождения. В нашей работе в геном яровой тритикале был перенесен ген ржаного происхождения Ddw1 и изучено влияние генов Ddw1 и Rht-B1b на ряд хозяйственно значимых признаков. Мы получили семена F2 от скрещивания сортов озимой тритикале Авангард ( Ddw1 Ddw1 Rht-B1a Rht-B1a ) и яровой тритикале Соловей Харьковский ( ddw1 ddw1 Rht-B1b Rht-B1b ). Из них в условиях вегетационного опыта вырастили 273 растения с яровым типом развития (расщепляющаяся популяция F2). У каждого растения индивидуально определяли высоту; число и длину междоузлий; длину, число колосков и плотность главного колоса; массу зерна, число зерен и массу 1000 зерен с главного колоса. Каждое изучаемое растение генотипировали по аллельному состоянию генов с использованием ПЦР маркеров: аллельное состояние Rht-B1 определяли с помощью комбинации праймеров BF, MR1 и WR1; аллельное состояние Ddw1 - с праймерами для микросателлитного локуса REMS1218, сцепленного с указанным геном. Для выявления механизма наследования изучаемых генов короткостебельности мы изучили их доминантные и аддитивные эффекты. При определении влияния алеллей короткостебельности на хозяйственно ценные признаки сравнивали между собой гомозиготы по аллелям дикого типа ( ddw1 и Rht-B1a ) и по аллелям короткостебельности ( Ddw1 и Rht-B1b ), рассматривая эффект каждого из генов (независимый анализ) и межлокусное взаимодействие. Статистическую значимость различий и ассоциаций между анализируемыми признаками и генотипом оценивали с помощью критерия F Фишера, U -теста Манна-Уитни и коэффициента ранговой корреляции r Спирмена. Наши исследования показали, что эффекты интродуцированных генов Ddw1 и Rht-B1b несколько отличаются от таковых у ржи и пшеницы. Ddw1 статистически значимо влиял на высоту растения (снижение достигало 40 %, p = 0,05), проявив себя как частично доминантный аллель. В присутствии Rht-B1b высота яровой тритикале тоже снижалась, но в меньшей степени, чем под воздействием гена Ddw1 (до 20 %, p = 0,05), то есть аллель Rht-B1b проявил себя как частично рецессивный. Наличие гена Rht-B1b привело к увеличению массы зерна с колоса с 1,4 г до 1,7 г (на 21,4 %, р = 0,05) за счет повышения плотности колоса, большего числа колосков и возросшей фертильности. Интрогрессия гена Ddw1 вызывала снижение общей массы зерен с колоса с 1,8 г до 1,5 г (на 16,7 %, р = 0,05) за счет уменьшения массы 1000 зерен с 45,7 г до 41,3 г (на 9,6 %, р = 0,05). В целом оба изучаемых гена по влиянию на показатели зерновой продуктивности выступали антагонистами. Полученные результаты свидетельствуют о том, что у яровой тритикале сочетание двух генов короткостебельности - ржаного Ddw1 и пшеничного Rht-B1b формирует потенциал для повышения урожайности при создании низкостебельных форм и перспективно для селекции этой культуры.
Бесплатно
Имитационная модель агроэкосистемы как инструмент теоретических исследований
Статья научная
Механистический (экофизиологический) подход к имитационному моделированию формирования урожая предполагает рассмотрение сущности процессов и причинно-следственных связей в агроэкосистеме с описанием их динамики на основе физически интерпретируемых зависимостей (в отличие от логически интерпретируемых зависимостей при эмпирическом подходе) (A. Di Paola с соавт., 2016; Р.А. Полуэктов, 2010). Нами проанализировано потенциальное применение динамических имитационных процесс-ориентированных (механистических) моделей агроэкосистем в прикладной и теоретической сельскохозяйственной биологии. Имеющийся опыт разработки и использования таких моделей показывает, что они более приспособлены для исследовательских целей, но менее полезны и востребованы в практической агрономии. На конкретных примерах в компьютерных экспериментах с разработанными авторами моделями продемонстрирована возможность получения нетривиальных результатов, не заложенных напрямую в логику алгоритмов моделей (V. Badenko с соавт., 2014; S. Medvedev с соавт., 2015). Обсуждается роль имитационной модели как научного инструмента приобретения нового знания об объекте и интерпретации эмпирически наблюдаемых явлений. Для демонстрации потенциала имитационного моделирования в сельскохозяйственной биологии рассмотрены результаты исследований авторов по анализу причин проявления немонотонной формы у функции отклика урожайности на дозы внесения азотных удобрений, по интерпретации эффекта тайминга при управлении азотными подкормками по листу и по изучению совместного влияния водного и азотного стресса на продуктивность посевов культур. На основании данных литературы проанализированы перспективы применения моделей как современного элемента селекционного процесса для его ускорения. Делается вывод о том, что необходимым условием успешного развития динамического моделирования служит биологизация имеющихся моделей, а также существенное повышение научной обоснованности подходов при описании биотических процессов в системе почва-растение-атмосфера.
Бесплатно
Иммунный статус молодняка свиней под влиянием препарата мидиум
Статья научная
Исследовали эффективность использования биологически активной кормовой добавки мидиум при выращивании молодняка свиней. Определяли живую массу и гематологические показатели животных разного возраста в зависимости от дозы внесения в основной рацион мидиума. Оценивали иммунный статус поросят в зависимости от продолжительности скармливания препарата.
Бесплатно
Иммунный статус телят под влиянием пробиотика провагена
Статья научная
Оценивали влияние различных доз пробиотика провагена и его комплекса с хитозаном на иммунный статус телят. Установлено дозозависимое иммуномодулирующее влияние пепаратов. Выпаивание пробиотика провагена (14 г х гол -1 х сут -1) и комплекса пробиотика (14 г х гол -1 х сут -1) с хитозаном (0,8 г х гол -1 х сут -1) способствовало увеличению содержания лимфоцитов в крови и повышению гуморальной иммунной защиты. Увеличение дозы провагена вдвое оказывало менее выраженное стимулирующее действие на иммунную систему телят.
Бесплатно
Иммунобиологическая оценка кандидатного вакцинного штамма МК-200 вируса африканской чумы свиней
Статья научная
Африканская чума свиней (АЧС, возбудитель - вирус африканской чумы свиней, African swine fever virus, ASFV, Asfarviridae, Asfivirus) - смертельная геморрагическая вирусная инфекция домашних свиней и евразийских диких кабанов (Sus scrofa). В зависимости от свойств изолятов/штаммов течение болезни может быть сверхострым, острым, подострым, хроническим и бессимптомным. Глобальная эпизоотия АЧС стимулировала работы по получению и изучению свойств кандидатных вакцинных штаммов, в первую очередь рекомбинантных и аттенуированных, рассматриваемых в качестве основы вакцин первого поколения. В настоящем исследовании впервые выявлены два цикла репликации вирусной ДНК в организме свиней, инокулированных кандидатным вакцинным штаммом МК-200 вируса АЧС: первый - на 17-21-е сут, второй - на 56-70-е сут после введения вируса. Цель работы - иммунобиологическая оценка кандидатного вакцинного штамма МК-200 вируса африканской чумы свиней по результатам наблюдения за клиническим состоянием животных, по содержанию вирусоспецифической ДНК и вирусоспецифических антител в пробах, полученных от свиней. Работу проводили в 2022 году в Федеральном исследовательском центре вирусологии и микробиологии (ФГБНУ ФИЦВиМ). Использовали клинически здоровых свиней ( Sus domesticus ) породы крупная белая 2-3-месячного возраста. Вирулентные штаммы вируса АЧС - Мозамбик-78 (III сероиммунотип, V генотип) и Ставрополь 01/08 (VIII сероиммунотип, II генотип) и аттенуированный штамм МК-200, полученный посредством селекции из штамма Мозамбик-78, с инфекционными титрами 107,0-108,0 ГАЕ50/мл были получены в Государственной коллекции микроорганизмов ФГБНУ ФИЦВиМ. Приготовление первичной культуры клеток лейкоцитов свиней (ЛС) осуществляли в соответствии с ГОСТ 28573-90. Инфекционные титры вируса АЧС определяли в культуре клеток ЛС в реакции гемадсобции и рассчитывали по методу Б.А. Кербера в модификации И.П. Ашмарина. Схема эксперимента включала внутримышечную инокуляцию 10 свиньям вируса АЧС (штамм МК-200) в дозе 106,0 ГАЕ50 на 0-е сут. Образцы для исследования отбирали на 0-е, 3-и, 5-е, 7-е, 14-е, 17-е, 21-е, 28-е, 35-е, 42-е, 49-е, 56-е, 63-и, 70-е, 77-е сут после инъекции (с.п.и.). Температуру тела у экспериментальных животных измеряли ректально в течение всего срока наблюдения. Образцы крови получали пункцией яремной вены. Для получения образцов слюны свиней время для жевания прядей веревки (ООО «ТД ПРОМТ», Россия) ограничивали 30 мин. Мокрые пряди веревок отжимали в чистые полиэтиленовые пакеты (ООО «ТД ПРОМТ», Россия) и переливали собранную слюну в центрифужные пробирки («Thermo Fisher Scientific», США). Мазки с внутренней стороны щеки получали с помощью стерильного полиэфирного зонда-тампона с пластиковым аппликатором («МиниМед», Россия). Для выделения нуклеиновых кислот использовали систему ДНК MagMAX™ Pathogen RNA/DNA Kit («Thermo Fisher Scientific», США). ПЦР-РВ проводили с использованием тест-системы IDEXX RealPCR ASFV DNA Mix («IDEXX», США). Для обнаружения антител к белкам вируса АЧС в сыворотке крови свиней применяли тест-систему ID Screen® African Swine Fever Competition («IDVet», Франция). Была установлена линейная зависимость между показателями Ct и инфекционными титрами в 10-кратных разведениях вирусосодержащих суспензий, полученных при заражении культуры клеток ЛС вирусом АЧС штаммов Мозамбик-78 или Ставрополь 01/08. Это позволило переводить данные, полученные при дальнейшем исследовании проб крови и ротовой полости в ПЦР-РВ, в значения инфекционных титров. Из 10 животных, которым инокулировали штамм МК-200, только у трех было зарегистрировано кратковременное (на 1-2 сут) повышение температуры тела выше физиологической нормы (40,1-40,6 °С) в период с 5-х по 7-е с.п.и. У остальных животных на протяжении первых 10 сут температура тела соответствовала показателям физиологической нормы. В период с 8-х по 77-е с.п.и. у всех свиней клинические признаки АЧС отсутствовали. В исследуемых образцах вирусную ДНК выявляли с 3-5-х сут с.п.и. Минимальные показатели (максимальное количество исследуемой матрицы) порогового цикла (Ct) при постановке ПЦР-РВ установлены в период с 17-21-х с.п.и., доля положительных проб в исследованных образцах достигала 60-100 %. Рассчитанные на основании линейной зависимости между инфекционными титрами вируса АЧС и показателями Ct значения виремии не превышали 104,0 ГАЕ50/мл в период с 0-х до 63-х с.п.и. и были ниже 101,9 ГАЕ50/мл с 70-х с.п.и. В течение эксперимента у животных наблюдали цикличную виремию и формирование возможности вирусовыделения через ротовую полость. Это указывает на риски горизонтальной и вертикальной передачи вакцинного штамма восприимчивым свиньям при прямом или непрямом контактах. Разработчикам кандидатных живых вакцин против АЧС рекомендовано предоставлять данные об исследовании виремии и вирусовыделения за период от 2,5 до 4 мес после прививки.
Бесплатно
