Статьи журнала - Сельскохозяйственная биология
Все статьи: 1689
Индуцированный морфогенез и регенерация in vitro растений ячменя отечественных сортов
Статья научная
Изучали влияние генотипа и компонентов питательной среды на процессы каллусообразования, морфогенеза и регенерацию in vitro у трех российских сортов ярового ячменя - Стимул, Виконт и Мамлюк. Наиболее эффективную регенерацию побегов наблюдали при использовании эксплантов сорта Стимул и модифицированной среды Мурасиге-Скуга, содержащей гидролизат казеина (1 г/л), миоинозитол (100 мг/л) и бензиладенин (3,0 мг/л), а также 50-кратное (относительно стандартного) количество ионов Cu2+.
Бесплатно
Статья научная
При инфицировании растений патогенами происходит смещение равновесия между окислительными процессами и антиоксидантной активностью в сторону усиления образования активных форм кислорода (АФК), что влияет на ход развития болезни и по-разному проявляется у фитопатосистем, различающихся по типу паразитизма. В ряде случаев для защиты растений от патогенов необходима генерация АФК (биотрофы), тогда как в других (некротрофы) - наоборот, требуется присутствие антиоксидантов. Влияя определенным образом на индукцию АФК и антиоксидантов, можно регулировать восприимчивость и устойчивость растений к патогенам разной трофности. Нами впервые созданы инновационные гибридные иммуномодуляторы (Хит-Ван+СК), в структуре которых имеются фрагменты биологически активных веществ, обладающих антиоксидантным и прооксидантным действием. Основой таких систем служит хитозан (Хит), содержащий ковалентно присоединенный ванилин (Хит-Ван), который понижает количество АФК за счет стимулирования клеточной антиоксидантной активности (антиоксидантное действие), и связанную лабильной ионной связью салициловую кислоту (СК), наоборот, генерирующую АФК (прооксидантное действие). Изучено действие созданных систем при формировании иммунного ответа растениями-хозяевами ( Triticum aestivum L.) при заражении патогенами с разным типом питания: гемибиотрофом Cochliobolus sativus Drechs (темно-бурая пятнистость) и биотрофом Puccinia recondita Roberge ex Desmaz f. sp. tritici (бурая ржавчина). Показано, что хитозан, содержащий ионно-связанную СК (Хит+СК), повышает устойчивость пшеницы к биотрофу P. recondita и гемибиотрофу C. sativus , тогда как (Хит-Ван) эффективно индуцирует устойчивость только к гемибиотрофу C. sativus. Эффективность (Хит+СК) как индуктора устойчивости в 1,2-2,0 раза превышает индуцирующее действие хитозана. Установлено, что по отношению как к биотрофу, так и к гемибиотрофу гибридные иммуномодуляторы (Хит-Ван+СК) при молярном соотношении ванилина и салициловой кислоты в диапазоне 1:1-1:2 демонстрируют высокую иммуномодулирующую активность независимо от величины молекулярной массы хитозана, что выражается в снижении площади поражения листьев темно-бурой пятнистостью и бурой ржавчиной более, чем в 10 раз по сравнению с контролем. Биологическая эффективность гибридной системы как иммуномодулятора коррелирует с содержанием в ней СК, что подтверждает участие сигнальной салицилатной системы в индукции иммунитета. Установлено, что важную роль в проявлении индуцированной устойчивости гибридными иммуномодуляторами играют антиоксидантные ферменты (супероксиддисмутаза, каталаза и пероксидаза), регулирующие соотношение между окислительными процессами и антиоксидантной активностью. Результаты изучения влияния созданных гибридных систем на основе хитозана (Хит-Ван+СК) на активность антиоксидантных ферментов в системе пшеница- C. sativus показали, что повышение устойчивости растений к патогенам реализуется через контроль интенсивности окислительно-восстановительных процессов в растениях, который обусловлен присутствием в структуре гибридных иммуномодуляторов определенного про- и антиоксидантного баланса. Предложен механизм поведения гибридных иммуномодуляторов, обеспечивающий повышение болезнеустойчивости растений на начальных этапах внедрения патогена, который заключается в способности экзогенной СК, связанной с хитозаном лабильной ионной связью, ингибировать каталазу и пероксидазу, в результате чего в клетках накапливается перекись водорода, способная усиливать экспрессию генов, определяющих защиту от патогенов.
Бесплатно
Статья научная
Кровососущие комары и мошки из отряда Двукрылые ( Diptera ), которые участвуют в передаче ряда опасных инфекционных заболеваний животных и человека, относятся к объектам санитарно-эпидемиологического и ветеринарно-эпизоотологического контроля. Воздействие этих насекомых снижает продуктивность сельскохозяйственных животных (удои молока, яйценоскость кур) и даже может приводить к их гибели. Проблема биозащиты от вредных насекомых крайне актуальна и в растениеводстве, в том числе при выращивании сеяных кормовых культур. В качестве основы для биологических инсектицидов - современной экологически и социально приоритетной альтернативы химическим пестицидам - в настоящее время широко используются спорообразующие бактерии Васillus thuringiensis Berliner (Bt). Против кровососущих и растительноядных комаров разработана и получена жидкая форма ларвицидного препарата на основе оригинального штамма B. thuringiensis var. israelensis 7-1/23А (ФГБНУ ВНИИСХМ; депонирован в Ведомственной коллекции полезных микроорганизмов сельскохозяйственного назначения RCAM ФГБНУ ВНИИСХМ под регистрационным номером RCAM 00626, патент РФ 2539732 от 09.12.2014). В состав жидкой формы препарата входит спорокристаллический комплекс, 5 % NaCl (консервант), 2 % хвойного экстракта (отдушка), остатки питательной среды; титр - 4,25×109 КОЕ/мл, ларвицидная активность, выраженная в ЛК50 для личинок Aedes aegypti IV возраста (L4), - 0,11½10-3 % (тест согласно рекомендации Всемирной организацией здравоохранения, WHO). Штамм BtH14 7-1/23А ранее выделили из пробы, взятой в анофелогенном водоеме в Ленинградской области, изучили его физиологические и культуральные особенности и охарактеризовали согласно классификации De Barjac и Bonnefoi. В настоящей работе впервые выполнен комплексный анализ ларвицидного препарата на основе BtH14 7-1/23А, включающий молекулярно-генетическую характеристику продуцента, определение ларвицидной активности в отношении ряда вредных двукрылых, а также оценку его влияния на рост и развитие нецелевых объектов (мицелий вешенки и шампиньона). Проведенное секвенирование гена, кодирующего В-субъединицу ДНК-гиразы gyrB , подтвердило, что штамм 7-1/23А представляет собой B. thuringiensis var. israelensis. Наличие генов cry4 и cry11, кодирующих белковые инсектицидные токсины, было установлено с помощью ПЦР-анализа. Мы изучили спектр действия препарата как против кровососущих комаров родов Aedes , Anopheles , Culex , так и против вредоносных растительноядных двукрылых - рисового ( Сricotopus sylvestris Fabr.) и грибного ( Lycoriella fucorum Frey) комариков. Анализ, выполненный в лабораторных и полевых условиях (2014-2016 годы, Ленинградская и Московская области, Краснодарский край, аедогенные, анофелогенные водоемы, сырые цокольные помещения, рисовые чеки), включал также изучение влияния препарата на рост мицелия съедобных грибов - вешенки ( Pleurotus ostreatus ) и шампиньона ( Agaricus campestris ) как биоэкоиндикаторов. При лабораторной оценке эффективности препарата против комаров родов Culex и Аеdes величина ЛК50 составила 0,11×10-3-0,12×10-3 %, ЛК50 для L4 Anopheles maculipennis Meigen равнялась 0,29×10-3 %. Полевые испытания в водоемах против малярийного комара ( Anopheles maculipennis ) и немалярийных комаров рода Aedes ( communis, dorsalis, punctor, caspius, flavescens ), в сырых цокольных помещениях против Culex pipiens molestus Linnaeus, на рисовых чеках против Сricotopus sylvestris Fabr. показали 90,2-100 % гибели личинок. При этом в концентрации 5 % препарат стимулировал рост мицелия грибов на 28,2-32,5 %. Сравнение действия биопрепарата и химического инсектицида - ингибитора синтеза хитина Димилина (Dimilin, «Arysta LifeScience S.A.S.», Франция) против личинок грибного комарика семейства Lycoriidae ( Lycoriella fucorum Frey) в рекомендованных дозах раздельно и сниженных - при совместном применении показало, что соче
Бесплатно
Статья научная
Бактерии Bacillus thuringiensis var. israelensis - основной агент биологической защиты от кровососущих двукрылых насекомых, многие из которых являются переносчиками трансмиссивных болезней сельскохозяйственных животных. Штаммы-продуценты для производства инсектицидных препаратов выделяют из природных объектов, получают посредством селекции ранее использованных изолятов, скрининга генетических коллекций и генной или геномной инженерии. При этом вопрос сохранности и контроля практически ценных свойств штаммов остается ключевым. Биопрепараты представляют существенный интерес в связи с их значительными преимуществами перед химическими пестицидами и рассматриваются в современных системах сельского хозяйства в качестве экологически и социально приоритетных альтернатив агрохимикатов. В представленной работе нами выполнен первый комплексный сравнительный анализ кристаллогенных и акристаллогенных вариантов Bacillus thuringiensis var. israelensis (BtH14), выделенных после хранения штамма в разных режимах. У кристаллогенных вариантов методом полимеразной цепной реакции (ПЦР) впервые выявлены гены, кодирующие целевые инсектицидные токсины - Cry4 и Сry11, и показано, что акристаллогенные формы этих генов лишены. Установлено, что у кристаллогенных вариантов культуральная жидкость приблизительно в 7000 раз активнее в отношении личинок Aedes aegypti чем у акристаллогнных. Целью настоящего исследования было сопоставление морфологических, биохимических, технологических, ларвицидных свойств кристаллогенных и акристаллогенных штаммов бактерии (BtH14) и проверка наличия у них генов, кодирующих энтомоцидные токсины Сry, которые относятся к ключевым детерминантам вирулентности. Изучали штаммы 404, 87 (хранились 28 лет методом лиофилизации, затем 2 года в пробирках на скошенном рыбном агаре - РА с пересевом каждые 6 мес), штамм 7-1/23 (хранился 28 лет в кристаллах NaСl, затем 2 года в культуральной жидкости - КЖ при температуре 3 °С). Культуры рассевали методом истощающегося мазка на РА в чашках Петри. На 7-е сут роста при 30 °С отбирали кристаллогенные (404/14, 87/21, 7-1/23-4) и акристаллогенные (404/19, 87/33, 7-1/23-8) варианты методом световой микроскопии, используя краситель черный анилиновый. У вариантов не выявили различий по морфологии колоний на РА в чашках Петри: колонии были плоские, матовые, серовато-белые, шероховатые, округлые, структура мелкозернистая, консистенция вязкая. Изучение морфологии вегетативной культуры, основных биохимических свойств (образование ацетилметилкарбинола, лецитиназы, использование углеводов, расщепление крахмала и др.) и оценка титра на дрожже-полисахаридной среде также не показали различий. Продуктивность вариантов 404/14, 87/21, 7-1/23-4 и 404/19, 87/33, 7-1/23-8 была в пределах соответственно (3,36-4,02)×109 и (3,74-4,13)×109 КОЕ/мл. Ларвицидная активность кристаллогенных вариантов, которая выражалась в ЛК50 для L4 Aedes aegypti , составляла (0,12-0,16)×10-3 %, акристаллогенные варианты были неактивными в пределах следующих общепринятых разведений (×10-3 %): 1,0; 0,5; 0,25; 0,125 и 0,06. Их 1 % суспензия (в 7000 раз большая концентрация) вызывали гибель 22-39 % личинок комаров через 24 ч, тогда как та же концентрация активных вариантов приводила к 100 % гибели насекомых уже через 15 мин. Обнаружено, что КЖ акристаллогенных вариантов через 12 ч образовывала осадок и надосадочный слой, а кристаллогенных - оставалась в состоянии взвеси. Исследуемые варианты BtH14 были также впервые проанализированы на наличие генов, кодирующих инсектицидные токсины. Результаты амплификации с Bti-специфичными праймерами подтвердили принадлежность кристаллогенных и акристаллогенных вариантов к BtH14. Установлено, что варианты 404/14, 87/21, 7-1/23-4 несут гены, кодирующие инсектицидные токсины Cry4 и Cry11, в то время как акристаллогенные варианты 404/19, 87/33, 7-1/23-8 лишены этих генов, что согл
Бесплатно
Инстинкт насиживания у сельскохозяйственной птицы: механизм реализации и методы подавления
Статья научная
Многим генофондным породам сельскохозяйственной птицы присуще проявление такого утраченного промышленной птицей свойства, как инстинкт насиживания. Проявление инстинкта насиживания - фактор, приносящий определенный ущерб производству, поскольку в течение периода насиживания птица перестает нестись, что приводит к значительному снижению количества получаемых товарных и племенных яиц и, соответственно, ремонтного молодняка. Предрасположенность к насиживанию - наследственный признак, и решение проблемы возможно за счет направленной селекции. Но элиминация семейств, проявляющих этот инстинкт, неизбежно приведет к нарушению генетической структуры генофондной породы. Для борьбы с проявлением инстинкта насиживания существуют как гормональные, так и технологические методы, предполагающие различные виды шокового воздействия на наседок - электротоком, светом высокой интенсивности, перемещение в новые условия содержания. Однако не всегда подобное возможно по техническим причинам и допустимо по этическим соображениям. В собственных исследованиях по разработке нового приема стимуляции овуляции и подавления инстинкта насиживания у птицы мы в качестве модели использовали китайскую шелковую породу кур ( Gallus gallus ) из биоресурсной коллекции Всероссийского НИИ генетики и разведения животных, характеризующуюся выраженным инстинктом насиживания. У китайской шелковой породы при индивидуальном клеточном содержании массовое проявление инстинкта насиживания у кур вызывает соответствующие поведенческие реакции у большинства петухов, которые в этот период отказываются давать сперму на массаж. При групповом содержании птицы на полу наличие петухов в некоторой степени стимулирует кур к яйцекладке, однако в течение всего продуктивного периода около 70-75 % поголовья активно насиживают и не несутся. Большинство петухов также показывают характерное поведение, находясь в гнездах вместе с курами и не спариваясь с ними. Это приводит не только к уменьшению выхода инкубационных яиц от птицы, содержащейся в секции, но и к снижению генетического разнообразия, утрате большого числа генотипов как кур, так и петухов при воспроизводстве стада в племенной сезон. В целях подавления инстинкта насиживания у кур китайской шелковой породы в качестве нового метода стимуляции овуляции мы использовали введение нативной смешанной спермы петухов в яйцевод или клоаку кур. Осеменять кур начинали за 4 нед до предполагаемого племенного сезона (3 осеменения с 4-суточными интервалами). В двух проведенных опытах в среднем 70 % поголовья ответили на стимуляцию овуляции возобновлением яйцекладки или повышением яйценоскости, увеличилась частота встречаемости особей с высокой для породы интенсивностью яйцекладки (51-60 % и выше) с одновременным уменьшением доли кур с низким значением этого показателя. Предлагаемый метод подавления инстинкта насиживания у сельскохозяйственной птицы более предпочтителен, физиологичен и не менее эффективен, чем шоковые приемы.
Бесплатно
Интегральный метод диагностики метаболических нарушений у коров
Статья научная
Проводили сравнительную оценку интегрального метода диагностики метаболических нарушений у коров, основанного на спектрофометрическом определении содержания в плазме и эритроцитах крови веществ низкой и средней молекулярной массы, и рутинных биохимических методов. Обсуждается возможность широкого использования на практике интегрального метода, что позволит корректировать кормовой рацион животных с целью профилактики нарушений обмена веществ.
Бесплатно
Статья научная
Изучена эффективность переноса экзогенной ДНК в эмбрионы кур in vivo с использованием ретровирусных векторов. Генные конструкции содержали маркерный ген GFP под контролем промотора ранних генов цитомегаловируса человека CMV IE (конструкция pLNCgfp) или промотора вируса лейкемии мышей Молони Mo-MuLV (конструкция pLgfpSN). Для доставки ретровирусных векторов использовали две пакующие линии — GP + envAM12 и PT67. Установлена высокая эффективность трансформации эмбрионов при использовании генной конструкции pLNCgfp (до 18,8 %). Показана экспрессия маркерного гена в клетках 5- и 15-суточ-ных эмбрионов кур.
Бесплатно
Статья научная
Брассиностероиды - уникальный класс гормонов стероидной природы. Они сочетают свойства стимуляторов роста и индукторов защитных реакций, снижающих повреждающее действие стрессоров на растительный организм, а также регулируют процессы этиоляции и синтеза других групп фитогормонов. Имеются сведения об участии брассиностероидов в экспрессии светорегулируемых фотосинтетических генов и регуляции функционирования фотосинтетического аппарата. В единичных исследованиях отмечается стимуляция поглощения СО2 и положительное влияние на продуктивность разных видов сельскохозяйственных культур. При этом практически отсутствуют данные о влиянии брассиностероидов на транспорт ассимилятов в аттрагирующие центры растений. В настоящей работе впервые показано участие 24-эпибрассинолида в регуляции транспорта ассимилятов в клубни картофеля и изменении содержания абсцизовой кислоты (АБК) в базальной зоне стебля и цитокининов в клубнях. Нашей целью было изучение влияния 24-эпибрассинолида на интенсивность процесса фотосинтеза, содержание ассимилятов в зонах стебля и выявление участия АБК и цитокининов в оттоке ассимилятов в клубни у Solanum tuberosum L . Объектом исследования служили растения картофеля сорта Скороплодный. Растения выращивали в условиях вегетационного домика в почвенной культуре. Опытные растения в фазу цветения опрыскивали 1,47½10-8 М раствором 24-эпибрассинолида (Институт биоорганической химии НАН Беларуси). Контрольные растения опрыскивали водой. Интенсивность фотосинтеза изучали с помощью радиоактивного изотопа 14С, который получали в газгольдере из смеси радиоактивной и чистой соды. В конце цветения растений интактный лист 8-го яруса экспонировали в естественных условиях в камере-прищепке, в которую вводили 10 мл 14СО2 из газгольдера. Удельная радиоактивность в атмосфере 14СО2 - 0,0334 мБк/нМ, концентрация 14СО2 - 0,6 %. Продолжительность нахождения в атмосфере 14СО2 - 10 мин. Через 48 ч после пребывания в атмосфере 14СО2 отрезки зон стебля фиксировали для оценки содержания 14С-ассимилятов. Измерение радиоактивности проводили на торцовом счетчике Т-25-БФЛ («Изотоп», Россия). Содержание сахарозы определяли рефрактометрическим методом на рефрактометре РПЛ-3 (ОАО «Киевский завод «АналитПрибор», Украина). Количество абсцизовой кислоты (АБК) в зонах стебля и содержание зеатина в клубнях определяли методом твердофазного иммуноферментного анализа. В качестве стандартных растворов фитогормонов были взяты АБК и зеатин («SERVA Electrophoresis GmbH», Германия). Содержание хлорофиллов а, b и каротиноидов определяли после экстракции 80 % раствором ацетона на фотометре КФК-3-01 (АО «ЗОМЗ», Россия). Толщину феллемы (пробки) измеряли на прижизненных поперечных срезах в средней части клубня с помощью окулярного микрометра на микроскопе Биолам («ЛОМО», Россия). Опрыскивание растений картофеля в конце цветения раствором 24-эпибрассинолида увеличило интенсивность ассимиляции 14СО2 на 23 % (р £ 0,05). В результате листья 8-го яруса, получившие 14СО2, содержали больше сахарозы по сравнению с контролем. Показано, что обработка растений 24-эпибрассинолидом приводила к повышению интенсивности ассимиляции 14СО2 и содержания сахарозы. Отмечено увеличение содержания в листьях хлорофилла а, b и каротиноидов. Выявлены различия в содержании сахарозы и 14С-ассимилятов в зонах стебля. В базальной зоне их было меньше, чем в средней. В опытном варианте увеличивался градиент 14С-ассимилятов и сахарозы между зонами стебля, что может свидетельствовать об усилении их оттока в клубни. Это происходило на фоне повышения в базальной зоне количества эндогенной абсцизовой кислоты, которая способствует разгрузке флоэмных окончаний. Под влиянием эпибрассинолида градиент АБК между зонами составил 41 % против 26 % в контроле (р £ 0,05). Выявлено увеличение содержания цитокининов, обладающих аттрагирующим эффектом, в клубнях в варианте с 24-эпибрассинолидом. Изученный брассиностероид повысил продуктивность растений картофеля на 25 % (р £ 0,05) в условиях почвенной культуры, а также стимулировал образование феллемы (пробки) в клубнях. Полученные данные позволяют заключить, что 24-эпибрассинолид регулирует интенсивность процесса фотосинтеза, а также отток ассимилятов в формирующиеся клубни через участие АБК в создании градиента ассимилятов в зонах стебля и увеличение количества цитокининов в клубнях, что в конечном итоге сказывается на продуктивности растений картофеля.
Бесплатно
Интерферон-tau и формирование беременности у коров
Статья научная
Последних относится интерферон-tau (INFT), синтезируемый трофобластными клетками эмбриона. INFT ответствен за сохранение прогестеронсинтезирующей функции желтого тела яичника и имплантацию эмбриона. В настоящей работе мы впервые показали патогенетическую значимость INFT в нарушении эмбрионального развития и оценили биологическую и клиническую эффективность бычьего рекомбинантного INFT при его назначении коровам после искусственного осеменения. Нашей целью было изучение динамики содержания в крови у коров интеферона-tau и прогестерона (P4) в ранний период гестации и выявление возможностей использования бычьего рекомбинантного INFT в качестве средства профилактики эмбриональных потерь и повышения результативности осеменения. Рекомбинантный INFT был получен в Белорусском государственном университете. Исследования выполняли в 2017 году в условиях ООО «СП Вязноватовка» (Нижнедевицкий р-н, Воронежская обл.) на коровах ( Bos taurus taurus ) черно-пестрой породы (105 гол.) 4-7-летнего возраста...
Бесплатно
Статья научная
Вопросы интродукции микроорганизмов в почву относятся к фундаментальным основам применения микробных препаратов в земледелии, растениеводстве и экологии. Эффективность интродукции зависит от совокупности многих факторов - вида и штамма микроорганизма, физико-химических свойств почвы, растительного покрова, климата и т.д., которые изучены недостаточно, что обусловливает высокую вариабельность результатов применения микробных препаратов. В настоящей работе впервые исследована динамика роста и спорообразования у интродуцируемого в дерново-подзолистую почву штамма Bacillus megaterium 501 rif в зависимости от температуры почвы, содержания органического вещества и 2-метилтио-4,6-бис (изопропиламино)-сим-триазина (гербицид прометрин). В лабораторных опытах было установлено, что оптимальные условия для интродукции бактерий складываются при температуре 20 °С: спустя 3 сут после инокуляции титр бактерий в почве возрастал почти на порядок и оставался таким до окончания эксперимента (32 сут). Интродуцированная культура B. megaterium 501 rif в течение всего опыта находилась в форме физиологически активных вегетативных клеток, становясь конкурентоспособным компонентом почвенного микробиома. Дополнительное введение в почву органического вещества в виде соломы зерновых и кукурузной муки в этих условиях приводило к увеличению численности интродуцируемых бактерий на 1-2 порядка. При 37 °С общая численность B. megaterium 501 rif снижалась в несколько раз и стабилизировалась на установившемся уровне до конца опыта. При этом 100 % клеток бактерий формировали споры и находились в физиологически неактивном состоянии. Температура ниже физиологического минимума репродукции B. megaterium (4 °С) подавляла спорообразование и приводила к быстрому отмиранию вегетативных клеток бактерий, вносимых в почву. Их общая численность в течение месяца уменьшалась в 1000 раз. Эти данные приводят к заключению, что низкотемпературный шок снижает конкурентоспособность B. megaterium в отношении аборигенной микрофлоры и устойчивость интродуцируемой культуры к бактерицидным продуктам метаболизма почвенного биома. Показано, что при оптимальной температуре (20 °С) инокуляция почвы штаммом B. megaterium 501 rif и дополнительное внесение органического вещества в виде соломы ускоряли разложение прометрина, что потенциально может быть использовано в биотехнологии ремедиации почвы, загрязненной этим гербицидом.
Бесплатно
Статья научная
Известно, что вирус африканской чумы свиней (АЧС) может распространяться алиментарно (например, вследствие скармливания животным контаминированных вирусом пищевых и боенских отходов, не подвергнутых термической обработке, комбикормов, не прошедших ветеринарно-санитарную экспертизу и поступивших из неблагополучных районов, и т.п.). Свинина служит сырьем для приготовления солонины, мясных консервов, сала и других пищевых продуктов. Сохраняемость вируса в них окончательно не изучена. Нами впервые выполнены исследования инфекционной активности изолята вируса АЧС, циркулирующего на территории Российской Федерации, в контаминированной продукции свиноводства, кормах, а также в пробах, предназначенных для ветеринарно-санитарного надзора. С этой целью мы экспериментально заражали 3-4-месячных подсвинков с живой массой 20-30 кг, вводя внутримышечно вирусосодержащую кровь. Животных инокулировали изолятом Волгоград-Калач 2012 с исходным инфекционным титром 7,5 lg ГАЕ50/см3 (получен из Государственной коллекции ГНУ ВНИИВВиМ Россельхозакадемии). Через 3 сут после заражения проводили убой, отбирали пробы органов и тканей для выявления вируса, а из мяса изготавливали солонину, мясные консервы и шпик. Кровь, содержащую вирус АЧС, использовали также для искусственной контаминации образцов кормов и питьевой воды. Для изучения влияния температуры хранения образцов на инфекционную активность вируса и на возможность обнаружения фрагментов его генома приготовленные образцы распределили по аликвотам для дальнейшего хранения при различных температурных режимах: 20-25 °С (комнатная температура); 4-6 °С (условия бытового холодильника); -16…-20 °С (температура морозильной камеры). Температуры, выбранные для хранения образцов, соответствовали естественным погодным условиям в разные времена года (20-25 °С летом, -16…-20 °С зимой); температура 4-6 °С, как правило, поддерживается в тамбуре свинарника или кормокухне в зимние месяцы. Через каждые 5 сут отбирали пробы для определения титра вируса АЧС в образцах и выявления его генома. Выделение вируса проводили в первичной культуре клеток костного мозга свиньи в течение 5 сут в двух последовательных пассажах. Результаты учитывали по гемадсорбирующим свойствам вируса (РГАд) и в ПЦР в реальном времени (ПЦР-РВ). Установлено, что вирус АЧС обнаруживается в солонине и шпике, хранившихся при 20-25 °С в течение 16 сут. При температуре хранения 4-6 °С вирус в солонине выявляли в течение срока наблюдения (60 сут). В образцах, хранившихся при отрицательных температурах, вирус АЧС сохранял инфекционную активность на протяжении всего периода исследований (60 сут) и были найдены фрагменты его ДНК. Таким образом, в пробах органов и пищевых продуктах, полученных от свиней убитых в ранние сроки после заражения, инфекционный вирус АЧС сохраняется (в зависимости от условий хранения) длительное время и может представлять серьезную опасность как фактор распространения возбудителя. Полученные данные также позволяют прогнозировать температурные условия, способствующие поддержанию циркуляции вируса в очагах АЧС.
Бесплатно
Инфекционная опасность носителей провируса вируса бычьего лейкоза и ее оценка в связи с лейкоцитозом
Статья научная
Распространение вируса бычьего лейкоза (Bovine leukemia virus, BLV) наносит существенный экономический ущерб молочному и мясному скотоводству. Одна из причин заключается в том, что до сих пор не удается разработать оптимальные способы предупреждения заболевания. Ситуация усугубляется отсроченным проявлением лимфолейкоза, который примерно у 5-7 % животных наблюдается через 5-10 лет после инфицирования. Подразделенность инфицированных BLV В-клеток на продуцентов зрелых вирусных частиц и предшественников формирования лимфом приводит к необходимости рассматривать отдельно инфекционную опасность животных и прогноз развития у них лимфолейкоза. Тестирование антител к вирусным антигенам или встройки провирусной ДНК в геном хозяина не позволяет охарактеризовать животных с точки зрения роли в распространении инфекции, что наиболее существенно для ее контроля. Поэтому особую актуальность приобретают методы, позволяющие оценить инфекционную опасность инфицированных особей, связанную с большим числом В-лимфоцитов, способных продуцировать зрелые вирусные частицы. В настоящей работе мы сопоставили содержание вирусной РНК в образцах крови и пролиферативную активность лейкоцитов, чтобы изучить возможность использовать эти показатели для индивидуального тестирования животных по обеим характеристикам. С использованием разработанных нами праймеров к генам BLV gag и pol (Г.Ю. Косовский с соавт., 2013) у черно-пестрых голштинизированных коров ( n = 57) из промышленного стада определили наличие или отсутствие провирусной ДНК BLV, интегрированной в геном, и выявили группу инфицированных особей. С помощью RT-PCR (reverse transcription polymerase chain reaction) и праймеров к консервативному фрагменту гена pol BLV оценили относительное количество экспрессирующегося провируса у индивидуальных инфицированных животных. Дополнительно у всех коров, включенных в анализ, подсчитали число лейкоцитов в образцах крови. Инфицированные животные по этому показателю разделились на две подгруппы: у первой значения не превышали 17х109 кл/л, у второй - оказались существенно выше, достигая у некоторых особей 28х109 кл/л. У коров, свободных от инфекции (за исключением одной особи), число лейкоцитов было ниже 12х109 кл/л. Оказалось, что достаточное для выявления в RT-PCR количество РНК вируса BLV обнаруживается только у второй подгруппы инфицированных коров. Повышение количества лейкоцитов (> 20х109 кл/л) в сочетании с накоплением вирусной РНК в образцах крови инфицированных животных свидетельствует о том, что именно они представляют наибольшую инфекционную опасность. Это позволяет предполагать, что совместное использование двух показателей (число лейкоцитов и количество вирусной РНК BLV) может быть достаточно надежным подходом при первоочередных мероприятиях по оздоровлению стад крупного рогатого скота.
Бесплатно
Статья научная
Биологические способы защиты растений применяются в аграрном производстве как альтернатива химическим приемам, использование которых приводит к загрязнению почвы и воды, а также опасно для человека. В настоящей работе рассматривается возможность создания искусственной направленной ассоциации клубеньковых бактерий с растениями для защиты от неблагоприятного воздействия патогенных грибов. Для этого был использован один из механизмов специфичного прикрепления клубеньковых бактерий к корням бобовых растений за счет растительных белков-лектинов, которые способны узнавать и избирательно связываться с разнообразными углеводами, в частности с полисахаридами на клеточных стенках ризобий. Объектами исследования служили композитные растения томата ( Lycopersicon esculentum ) сорта Дубок и изоляты бактерий, ассоциированных с корнями дикорастущих бобовых растений. «Бородатые корни», трансгенные по гену лектина гороха, получали на растениях томата после обработки штаммом Agrobacterium rhizogenes ATCC 15834, несущим вектор pCambia 1305.1 со встроенным геном лектина гороха посевного psl под контролем 35S-промотора вируса мозаики цветной капусты. Проверку антагонистической активности бактерий по отношению к фитопатогенам проводили методом двойной культуры. Проанализирована способность исследуемых микроорганизмов выделять сидерофоры и цианид. Проведена идентификация некоторых изолятов секвенированием фрагментов гена 16S-рРНК. В процессе скрининга имеющейся коллекции изолятов из клубеньков дикорастущих бобовых растений трибы Viceae обнаружены штаммы Rhizobium leguminosarum, Pseudomonas sp. и Stenotrophomonas rhizophila, обладающие фунгистатической активностью в отношении Fusarium solani, F. oxysporum, Fusarium sp. и F. oxysporum f. sp. lycopersici. Способность синтезировать сидерофоры выявили у двух представителей рода Pseudomonas, у S. rhizophila и R. leguminosarum. Цианид выделяли два штамма Pseudomonas (14M и 103) и S. rhizophila. Также было установлено, что обработка трансгенных по гену psl корней штаммом R. leguminosarum 116 уменьшает количество гиф патогена F. oxysporum f. sp. lycopersici в ризосфере томата. Следовательно, использование лектинов в качестве трансгенов позволяет получать искусственные корневые ассоциации с ризобиями у несимбиотрофных растений, что в сочетании с использованием микроорганизмов с фунгистатической активностью может более эффективно защищать корневую систему растений от патогенов
Бесплатно
Статья научная
Молекулярные маркеры позволяют контролировать направленный перенос чужеродного генетического материала в геном пшеницы. Среди разнообразных молекулярных маркеров максимальным преимуществом для анализа отдаленных гибридов обладают PLUG (PCR-based landmark unique gene) благодаря способности амплифицироваться при анализе близкородственных видов и возможности за одну реакцию детектировать одновременно три генома в пределах одной гомеологичной группы. В качестве объекта нашего исследования использовалась коллекция из 41 образца, которые находятся на разных этапах селекционного процесса (РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева). Образцы получены в результате скрещивания мягкой пшеницы ( Triticum aestivum L.) и пшеницы Тимофеева ( T. timopheevii Zhuk.) и продемонстрировали на естественном фоне устойчивость к бурой ржавчине и мучнистой росе. При анализе этой коллекции отдаленных гибридов нами впервые продемонстрированы возможности PLUG-маркеров для идентификации чужеродных интрогрессий в геном мягкой пшеницы со стороны T. timopheevii. Для того чтобы увеличить степень полиморфизма между образцами, продукты амплификации PLUG-маркеров дополнительно обрабатывали часторежущими эндонуклеазами рестрикции TaqI и HaeIII. Были обнаружены формы как с единичными, так и с множественными интрогрессиями, из последних особый интерес представляют образцы с интрогрессиями более чем в одной гомеологичной группе. Показана гетерогенность не только поздних поколений селекционных образцов, но также образцов из питомника предварительного сортоиспытания, что может быть связано со вторичной хазмогамией. В результате проведенных исследований отобрано 14 PLUG-маркеров для длинного и короткого плеча хромосом каждой гомеологичной группы, которые могут быть рекомендованы для детекции генетического материала T. timopheevii в отдаленных гибридах T. timopheevii ? T. aestivum. Обсуждаются преимущества PLUG-маркеров как инструмента мониторинга переноса чужеродного генетического материала в геном мягкой пшеницы.
Бесплатно
Статья научная
Качество мяса, формируемое прижизненно, в основном определяет мышечная ткань. Поэтому изучение миопатических состояний, вызванных нарушениями режима кормления продуктивных животных и стрессами, представляет особый интерес. Разрабатываемые способы профилактики основаны главным образом на использовании природных адаптогенов и антиоксидантов в качестве кормовых добавок. Выполненный нами мета-анализ охватывает опубликованные в 1970-2020 годах результаты исследований стрессовых нагрузок и миопатических изменений в мышечной ткани у интенсивно растущих животных. Включение в рацион адаптогенов (селен, токоферол, кверцетины) позволяет контролировать гликолиз и оксидативный стресс через торможение перекисного окисления липидов и образования активных форм кислорода. Большинство адаптогенов - антиоксиданты, они способствуют укреплению сердечно-сосудистой системы животных, в том числе капиллярной, препятствуют вызванным свободными радикалами необратимым изменениям в клетках, предохраняя их от апоптоза и нормализуя состояние тканей и органов. На растущих свиньях разных пород и их сочетаний достаточно хорошо изучено применение витамина Е и его влияние на качество мяса при дозах от 10 до 1000 мг/кг корма (чаще около 200 мг/кг) и разных сроках скармливания. В то же время есть сообщения об отсутствии положительного влияния витамина Е на скорость роста свиней. Добавление к рациону свиней токоферола способствовало его накоплению во всех тканях, прежде всего в крови, печени, сердце, а также в других органах, в мышечной и жировой тканях. Витамин Е стабилизирует состояние мембран, снижает окисление липидов мембран, увеличивает общее количество жирных кислот в митохондриях клеток, повышает антиокислительную способность мышц и содержание мышечного гликогена. Было показано, что дополнительное накопление в мясе витамина Е за счет его добавления в рацион в период откорма улучшает вкус, аромат, ослабляет характерный запах вторично разогретых блюд, не изменяет альдегидный профиль летучих веществ и снижает накопление азотистых летучих веществ, образующихся в результате распада белков при хранении мяса, в том числе в вакууме. Меньше внимания в современной научной литературе уделяется использованию селена как адаптогена в кормлении свиней. Показано, что селен в сочетании с повышенным количеством витамина Е способствовал уменьшению эффекта гипертермии у растущих свиней, повышению содержания в жире свободных жирных кислот. Использование селена в органической форме повышает антиоксидантный статус мышц. Сообщалось о разном влиянии селена в рационе на окисление белков и липидов при хранении мяса. Кверцетин и дигидрокверцетин (таксифолин) - широко известные флавоноиды с антиоксидантными свойствами. Доступные публикации по кверцетину и дигидрокверцетину в основном посвящены их биодоступности, способности накапливаться в тканях, влиянию на антиоксидантный статус и репродуктивные функции свиноматок, роли в нивелировании последствий транспортного стресса у свиней, а также в изменении качества мяса. Для свиней установлены эффективные дозы кверцетина (25-50 мг/кг массы животного) и дигидрокверцетина (1-3,5 мг/кг массы животного). Описано их положительное воздействие как в период роста и откорма животных, так и непосредственно перед убоем и транспортировкой. Однако исследования по оценке эффективности применения кверцетина и дигидрокверцетина с целью прижизненного формирования качества мяса немногочисленны, и этот вопрос требует дальнейшего изучения. Сообщалось, что у лабораторных животных кверцетин при длительном потреблении (до 6 мес, 0,2 % от суточного рациона) уменьшает повреждение волокон в дистрофической скелетной мышце за счет снижения образования перекиси водорода в митохондриях. Таким образом, нутриенты-адаптогены и регуляторы направленного развития мышечной ткани, которые повышают ее устойчивость к воздействиям, нарушающим микроструктуры мышечной ткани, могут стать элементами интенсивных технологий производства мяса, применяемыми с целью прижизненного формирования его качества.
Бесплатно
Статья научная
Успех селекционных исследований во многом определяется удачным подбором родительских форм для гибридизации. В последние годы при подборе пар в комбинациях скрещиваний наряду с традиционными подходами активно используются результаты маркер-опосредованного отбора (marker assisted selection, MAS) для комбинирования ценных аллелей родительских генотипов. Такой методический прием широко распространен в селекционных программах для различных сельскохозяйственных растений во многих странах, в том числе в России. Применение MAS перспективно как на начальном этапе при подборе родительских сортов для скрещиваний, так и при оценке расщепляющихся гибридных популяций. В представленной работе пары для межсортовых скрещиваний подбирали таким образом, чтобы они дополняли друг друга, объединяя у гибридов доминантные аллели разных R -генов устойчивости к различным болезням и вредителям и хозяйственно ценные признаки родительских сортов. Для повышения результативности отбора перспективных гибридных генотипов использовали комплексный подход, сочетающий MAS c маркерами R -генов устойчивости к разным болезням и вредителям с традиционными методами оценки хозяйственно ценных признаков гибридных популяций. Полученные межсортовые гибриды трех комбинаций (Гусар × Чароит), (Гусар × Алый парус), (Гусар × Сиреневый туман) также участвовали в MAS с 8 маркерами шести R -генов: устойчивости к Y-вирусу картофеля PVY ( Rysto) и X-вирусу картофеля PVX (Rx1), к золотистой Globodera rostochiensis (Wollenweber) Behrens (H1) и бледной G. pallida (Stone) Behrens (Gpa2) картофельным нематодам, расоспецифической устойчивости к фитофторозу (R1, R3а) (возбудитель Phytophthora infestans Mont. de Bary). Фактически все полученные гибриды обладали различными комбинациями ДНК маркеров R -генов. Для выявления аллельного состава R -генов у родительских форм был изучен характер наследования ДНК маркеров в каждой комбинации, что позволило определить уровень гетерозиготности маркированных локусов родительских сортов. По результатам оценки 144 гибридов в полевых и лабораторных условиях выделили 31 генотип с теми или иными хозяйственно ценными признаками (продуктивность, товарность, выравненность гнезд и клубней в гнезде, крахмалистость, полевая устойчивость к фитофторозу), 113 гибридов были забракованы. В отобранной группе, включающей 31 генотип, 23 гибридных генотипа имели относительно высокую продуктивность, которая варьировала от 600 до 1525 г/растение, и 12 из них характеризовались комплексом хозяйственно ценных признаков (высокие показатели продуктивности и товарности клубней, выравненность гнезд и клубней в гнезде), а также обладали различными комбинациями маркеров генов Rysto , Rx1 , H1 , Gpa2 , R1 и R3а . Таким образом, использование комплексного подхода, сочетающего традиционные методы селекции и MAS, повышает результативность отбора перспективных межсортовых гибридов с заданным набором признаков. Отобранные гибридные генотипы представляют интерес для создания конкурентоспособных по продуктивности и качеству сортов с комплексной устойчивостью к различным возбудителям заболеваний и вредителям (в том числе с групповой устойчивостью к вирусам PVY и PVX, с групповой устойчивостью к разным видам нематод), что позволит сократить число химических обработок для защиты урожая.
Бесплатно
Статья научная
Количество жира в молоке коров относится к признакам, наиболее подверженным высокой изменчивости, и зависит как от условий среды (кормление, технология содержания), так и от генетических факторов (порода, генотип). Особый интерес представляет содержание жирных кислот (ЖК) как биомаркера контроля физиологического состояния животных и критерия оценки показателей качества сырого молока, в части его пригодности к переработке (выход сыра, масла и сливок). Соотношение ЖК в молоке по числу атомов углерода, а также длине цепи, степени ее насыщения различается между особями и на популяционном уровне. Поэтому изучение генетической и геномной изменчивости признаков молочной продуктивности для повышения эффективности управления отбором животных остается актуальной задачей. Цель наших исследований заключалась в поиске полногеномных ассоциаций и полиморфизмов в генах, детерминирующих жирнокислотный состав молока, на основе инфракрасной спектрометрии как одного из наиболее быстрых и точных экспресс-методов физико-химического анализа состава молока. Популяционно-генетические параметры и изменчивость содержания жирных кислот в молоке изучали на популяции голштинизированного черно-пестрого и голштинского скота 14 племенных стад из Московской области (2017-2018 годы). Всего для оценки суточных показателей молочной продуктивности использовали 36982 образца. Расчет коэффициентов наследуемости (h2) и корреляции ( rg ) показателей состава молока коров проводили на основе метода REML (residual maximum likelihood) с использованием семейства программ BLUPF90. Поиск SNP проводили в выборке коров из экспериментального стада голштинизированного черно-пестрого скота (ПЗ «Ладожский» - филиал ФГБНУ ФИЦ ВИЖ им. Л.К. Эрнста, 2020-2021 годы). Фракционный состав молока определяли с помощью автоматического анализатора MilkoScan 7 DC («FOSS», Дания), принцип действия которого основан на экспресс-оценке методом инфракрасной спектроскопии. При индивидуальной оценке была сформирована группа из 144 генотипированных с помощью биочипа Bovine GGP 150K («Neogen», США) коров с полным фенотипическим описанием спектра жирных кислот и компонентов молока. Контроль качества генотипирования (110884 SNP), анализ полногеномных ассоциаций (GWAS, genome-wide association study) и многомерное шкалирование (MDS, multidimensional scaling) выполняли с помощью программы Plink 1.9. Поиск генов по выявленным значимым полиморфизмам проводили в браузере Ensembl по сборке генома крупного рогатого скота Bos taurus UMD 3.1.1 (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/assembly/). Аннотацию генов для определения локусов количественных признаков на хромосомах животных осуществляли по международной базе данных Animal QTLdb. Наследуемость показателей жирных кислот молока варьировала от низкой для полиненасыщенных ЖК (h2 = 0,018) до умеренных для средне- (h2 = 0,125), длинноцепочечных (h2 = 0,155) и миристиновой кислоты (h2 = 0,155), мононенасыщенных ЖК (h2 = 0,176) и олеиновой кислоты (h2 = 0,196). Методом многомерного шкалирования оценили генетическую структуру экспериментальной группы животных, где мы наблюдали умеренный размах вариабельности по первой (PC1 = 7,82 %) и по второй (PC2 = 4,65 %) компонентам изменчивости. Для миристиновой и пальмитиновой ЖК выявлены общие кластеры (QTL) на хромосомах BTA5, BTA10, BTA14, BTA18 и BTA27; для стеариновой и олеиновой ЖК (как входящих в группу длинноцепочечные ЖК) показана схожая локализация QTL на хромосомах BTA9, BTA10, BTA11, BTA14, BTA17, BTA18, BTA19, BTA20 и BTA29. Для коротко- и среднецепочечных ЖК обнаружены ассоциации на хромосомах BTA1, BTA5, BTA10, BTA11, BTA14, BTA18, BTA19 и BTA24, для длинноцепочечных ЖК детектированы QTL на BTA6, BTA7, BTA9, BTA10, BTA11, BTA17, BTA18 и BTA29. Для коротко- и среднецепочечных ЖК, насыщенных ЖК, C14:0, C16:0, C18:0 и C18:1 установлены гены, образующие QTL на хромосомах BTA10, BTA11 и BTA14, - CACNA1C , GCH1 , ATG14 , KCNH5 , PRKCE , CTNNA2 , CYHR1 , VPS28 , DGAT1 , ZC3H3 , RHPN1, TSNARE1 . Коротко- и среднецепочечные ЖК, миристиновая и пальмитиновая ЖК, насыщенные ЖК показали связь с полиморфизмами в генах MED12L , EPHB1 , GRIN2B , PRMT8 , ERC1 , PELI2 , ARHGAP39 , MROH1 , MAF1 , GSDMD , LY6D. Для длинноцепочечных и мононенасыщенных ЖК, стеариновой и олеиновой ЖК в результате аннотации получены селекционно значимые гены RPS6KA2 , CPQ , CPE , FTO , FAT3 , LUZP2. Продолжение изучения генетических механизмов наследования содержания жирных кислот и компонентов молока необходимо для формирования стратегии селекции молочного скота с лучшим жирнокислотным профилем и составом компонентов.
Бесплатно
Статья обзорная
Большой проблемой в современной селекции пшеницы является снижение генетического разнообразия пшеницы, что связано, в первую очередь, с ограниченным числом сортов, используемых в родословных. Как следствие обеднения генетического пула пшеницы происходит преодоление ее устойчивости фитопатогенами, что в целом снижает стабильность агрофитоценоза. Одним из способов расширения генетического разнообразия пшеницы служит перенос в ее геном генов хозяйственно-ценных признаков от близкородственных родов и видов, объединенных в три генетических пула: первичный (сорта твердой и мягкой пшеницы), вторичный (различные виды Triticum и Aegilops ), третичный (наиболее удаленные виды Triticeae). В настоящем обзоре представлены успехи в области переноса генов хозяйственно ценных признаков в геном пшеницы от её дикорастущих многолетних сородичей, относящихся к третичному генетическому пулу: Thino-pyrum , Dasypyrum , Pseudoroegneria , Elymus , Agropyron . Представители данных видов имеют разный уровень плоидности (ди-, тетра, гека- и даже декаплоиды) и могут сочетать в себе геномы J (=E), St, W, Y, X, V, H, P, а также их различные варианты...
Бесплатно
Статья обзорная
Тритикале (× Triticosecale Wittmack) - новая сельскохозяйственная культура, объединяющая в себе ценные свойства пшеницы и ржи. К преимуществам тритикале относятся способность произрастать на бедных, кислых, подтопляемых почвах, более высокое, чем у пшеницы, содержание белка в зерне, устойчивость ко многим грибным заболеваниям. Недостатки тритикале - щуплость зерна, склонность к прорастанию зерна на корню, полеганию, некоторая токсичность зерна вследствие содержания алкилрезорцинолов, а также более длительный по сравнению с родительскими формами вегетационный период. Из всех групп генов наибольшее влияние на продолжительность вегетационного периода злаковых культур оказывают Vrn (response to vernalization, реакция на яровизацию). Яровые растения имеют один или несколько доминантных генов Vrn , у озимых все гены vrn рецессивные. Мягкая пшеница может иметь гены Vrn-A1 , Vrn-B1 , Vrn-D1 , расположенные соответственно в хромосомах 5AL, 5BL, 5DL (A.J. Worland, 1996), ген Vrn-D4 в околоцентромерном районе хромосомы 5D (N...
Бесплатно
Статья обзорная
Картофель ( Solanum tuberosum L.) относится к важнейшим сельскохозяйственным культурам во всем мире. Ценные пищевые и технические качества клубней картофеля в основном определяются накоплением в них крахмала. Крахмал состоит из линейных и разветвленных полимеров (соответственно амилоза и амилопектин). Три основные задачи современной селекции картофеля, направленной на улучшение продовольственных качеств клубней, включают увеличение их крахмалистости, получение клубней с повышенным содержанием амилозы или амилопектина, а также ингибирование процесса холодового осахаривания. Современные молекулярные и биотехнологические методы (маркер-опосредованная селекция, получение трансгенных растений, геномное редактирование и т.п.) позволяют изменять желаемые признаки растений. Однако вне зависимости от используемого подхода основополагающий этап, определяющий успешный результат работы, - это правильный выбор гена-мишени, что, в свою очередь, требует детального понимания метаболических путей синтеза и распада целевого продукта в растительных тканях...
Бесплатно
