Статьи журнала - Сельскохозяйственная биология
Все статьи: 1731
Использование пребиотиков на основе олиго- и дисахаридов в птицеводстве - мини-обзор
Статья обзорная
Технологии выращивания и кормления в мясном птицеводстве позволяют за короткий период (35-42 сут) получить тушку, готовую к реализации. Такой высокий темп роста обеспечивается не только полноценными кормами, но и кормовыми добавками различного типа (Е.В. Яськова с соавт., 2015). Запрет на использование стимуляторов роста на основе антибиотиков в Европейском союзе обусловливает поиск альтернативных природных соединений, обеспечивающих аналогичные эффекты. Одна из перспективных групп - пребиотики (Д.С. Учасов с соавт., 2014), которые улучшают использование питательных веществ кормов, положительно влияют на морфо-биохимический состав крови, естественную резистентность, продуктивность, качество получаемой продукции и хозяйственно-экономические показатели (И.В. Червонова, 2016). В представленном обзоре мы систематизировали информации об эффективности пребиотиков на примере дисахаров (лактулозы) как потенциальных регуляторов состава микробиома кишечника у цыплят-бройлеров и стимуляторов роста при отказе от применения антибиотиков. Пребиотическими свойствами обладают несколько групп веществ, многие уже повсеместно используются в составе премиксов и комбикормов. Моно-, олиго-, ди- и полисахара в настоящее время активно изучаются и имеют хорошие перспективы в качестве пребиотиков. Поиск новых биологически активных веществ, способных оказывать многофакторное влияние на организм, актуален для современного бройлерного птицеводства. В состав многих кормовых добавок могут входить пребиотики: олиго- и дисахариды (мальтоза, лактоза, сахароза, лактулоза, фруктоолигосахариды, галактоолигосахариды, соевый олигосахарид), полисахариды (целлюлоза, пектины, инулин, декстрин и др.), моносахариды (ксилит, раффиноза), аминокислоты (аргинин, валин, глутаминовая кислота), антиоксиданты (витамины А, Е, С, каротиноиды, соли селена), органические кислоты (лимонная, уксусная, пропионовая), растительные и микробные экстракты (морковный, кукурузный, рисовый, чесночный, картофельный, дрожжевой), экстракты водорослей и другие вещества с подобным действием. В птицеводстве наиболее широко распространены пребиотические препараты на основе органических кислот (молочной, лимонной, фумаровой, муравьиной) и лактулозы (Е.В. Шацких с соавт., 2008). К наиболее популярным природным пребиотикам относятся фруктаны (фруктоолигосахариды, короткоцепочечные фруктоолигосахариды, олигофруктоза, инулин), манноолигосахариды ( Saccharomyces cerevisae ), соевые олигосахариды и галакто- или трансгалактоолигосахариды (D. Charalampopoulos с соавт., 2009). Набором преимуществ обладает лактулоза - синтетический структурный изомер лактозы (4-О-β-D-галактопиранозил-D-фруктофураноза), который состоит из двух молекул сахара, фруктозы и галактозы, связанных β-1,4-гликозидной связью. Лактулоза представляет собой белое кристаллическое вещество без запаха, хорошо растворимое в воде. Синтетические дисахариды в 1,5 раза слаще лактозы и могут кристаллизоваться из спиртового раствора. β-Гликозидная связь дисахарида не гидролизуется пищеварительными ферментами (H. Ruttloff с соавт., 1967). Как следствие, не происходит деградации этого вещества в желудке и тонком кишечнике и лактулоза достигает толстого кишечника в неизмененном виде (Л.Н. Скворцова, 2010). К тому же лактулоза обладает наивысшим индексом пребиотической активности. Она стимулирует рост лакто- и бифидобактерий в толстом кишечнике, способствует восстановлению нормофлоры, снижению рН содержимого толстой кишки, угнетению условно патогенной микрофлоры, улучшению усвоения питательных веществ, повышению иммунитета (В.С. Буяров с соавт., 2012; В.С. Буяров с соавт., 2015). Коммерчески доступные кормовые добавки на основе олиго- и дисахаридов в качестве пребиотического компонента могут содержать разные вещества, в том числе трегалозу, лактулозу, инулин. Все они обладают общеукрепляющими, иммуностимулирующими, лечебно-профилактическими свойствами, способствуют восстановлению микрофлоры кишечника, изменяют конечные микробные продукты препятствуют возникновению воспалительных процессов и инфекционных заболеваний (C. Schumann, 2002; K.M. Tuohy с соавт., 2002; J.H. Cho с соавт., 2014).
Бесплатно
Использование рентгенографии для оценки качества семян вигны и чины из коллекции ВИР
Статья научная
Изучали возможность использования рентгенографического метода для анализа жизнеспособности семян вигны Vigna unguiculata (L.) Walp. и чины посевной Lathyrus sativus L. — в частности, обнаружения внутренних дефектов семян и причин их возникновения. Установлено влияние различных типов скрытых дефектов внутренней структуры семян на их посевные качества. Семена с нарушениями в семядолях и зародышевых органах очень быстро теряют всхожесть и не могут длительно сохраняться в генбанках. Поэтому при разработке систем долгосрочного хранения следует учитывать не только показатели всхожести и энергии прорастания семян, но и скрытые повреждения их структуры. Метод также позволяет выявлять в семенном материале грибные инфекции. Следовательно, его важно применять на стадии подготовки семян к закладке на хранение.
Бесплатно
Статья научная
Изложены основные этапы ускоренного создания скороспелого сорта подсолнечника с использованием естественных контрастных условий среды сверхраннего и позднего сроков посева как дифференцирующего фона для отбора. Рассматривается эффективность модифицированной методики оценки селектируемых признаков при создании скороспелого сорта подсолнечника с высокой продуктивностью и широким диапазоном экологической устойчивости. Показано, что отбор на сокращение вегетационного периода и увеличение массы 1000 семянок служит одним из способов повышения продуктивности подсолнечника и расширения области применения этой культуры.
Бесплатно
Статья научная
В условиях вегетационного опыта изучали действие органической (ТЭС) и неорганической (силикат натрия) форм кремния на продуктивность при обработке семян, вегетирующих растений и их комбинации при выращивании сортов ярового ячменя в условиях водного стресса. Установлено, что соединения кремния снижали отрицательные последствия засухи и способствовали повышению продуктивности ячменя на 15-21 %. Существенных различий между действием двух форм кремния не выявлено, но была установлена разница в отзывчивости сортов. Эффективность соединений кремния на сорте Зазерский 85 при засухе оказалась выше, чем в условиях нормального влагообеспечения, на сорте Биос 1 — равнозначной с таковой при нормальном увлажнении. Влияние внекорневой обработки ячменя было достоверным, но меньшим, чем при обработке семян, особенно на сорте Зазерский 85. Максимальная продуктивность у обоих сортов достигалась при сочетании опрыскивания с предпосевной обработкой семян. Обработка семян в условиях засухи приводила к увеличению содержания в зерне фосфора, в меньшей степени — калия и не влияла на количество общего азота.
Бесплатно
Статья научная
Основным препятствием для широкого внедрения тритикале в сельскохозяйственное производство являются низкие показатели качества зерна, в частности невысокое содержание в зерне белка и клейковины, а также низкие показатели качества клейковины. Гибридизация гексаплоидной тритикале с отдельными видами рода Triticum L. позволяет существенно расширить генофонд культуры и получить новые формы с улучшенными показателями качества. В системе скрещиваний целесообразно использовать пшеницу спельта, в зерне которой содержится до 25 % белка. В Уманском национальном университете садоводства впервые в Украине проведено ряд исследований по гибридизации гексаплоидной тритикале с пшеницей спельта. Целью исследований было улучшение качества зерна тритикале при использовании межродовой гибридизации с пшеницей спельта и оценка созданных форм по основным показателям качества зерна. Результатом этих скрещиваний стало создание коллекции исходных форм тритикале, которая включает более 500 селекционных номеров...
Бесплатно
Использование трансгенных GAL-KO свиней в ксенотрансплантации: проблемы и перспективы
Статья научная
Ксенотрансплантация (межвидовая трансплантация) имеет огромный потенциал для решения проблемы нехватки внутренних органов, тканей и клеток для пересадки человеку. В статье рассматриваются возможности использования генетически модифицированных свиней в качестве доноров таких органов и тканей. Дано краткое описание процесса сверхострой реакции отторжения (HAR). Одним из способов предотвращения HAR может стать создание свиней, у которых отсутствуют α-1,3-Gal эпитопы - основные ксеноантигены при пересадке органов от свиней приматам. Проанализирована результативность работ по таргетингу гена α-1,3-галактозилтрансферазы ( GGTA1 ) в клетках свиней с помощью различных методов: эффективность таргетинга GGTA1 (доля полученных жизнеспособных поросят с нокаутом GGTA1 от числа пересаженных клонированных эмбрионов) между лабораториями различалась и варьировала от 0,0 до 5,0 %. Кратко описаны технологии, применяемые при получении трансгенных свиней с «выключенным» геном GGTA1 (GAL-KO свиньи). Дискутируются возможности использования органов и тканей GAL-KO свиней в ксенотрансплантации. Показаны преимущества применения кожи GAL-KO свиней как материала для временного покрытия ожоговых ран по сравнению с кожей обычных свиней и аллогенной трансплантацией. Рассматривается возможность использования GAL-KO свиней в качестве доноров сердечных клапанов. Обсуждаются задачи исследований на перспективу.
Бесплатно
Статья научная
Вопрос оценки устойчивости культур, для возделывания которых зона влажных субтропиков России считается относительно благоприятной, имеет огромное значение, поскольку многие факторы, обусловленные климатическими особенностями региона (например, засухи, высокие или, наоборот, низкие температуры, туманы и пр.), проявляют себя здесь как стрессоры. Нами впервые выполнены 20-летние комплексные исследования физиолого-биохимических реакций растений, их органов, тканей и систем на действие абиотических стрессоров с целью выявления специфических механизмов адаптации субтропических, южных плодовых, декоративных культур и чая к условиям внешней среды. Изучены особенности водного режима и работы фотосинтетического аппарата (базовые физиологические функции), активность фермента каталазы и содержание каротиноидов (протективные компоненты оксидантно-антиоксидантной системы растений). Отобранные в результате физиолого-биохимические показатели (величина водного дефицита, концентрация клеточного сока, активность каталазы, содержание каротиноидов и др.) позволили оценить состояние фундука Corylus pontica C. Koch, персика Prunus persica (L.) Batsch, киви Actinidia deliciosa Chevalier, чая Camellia sinensis (L.) Kuntze, красивоцветущих кустарников Hydrangea macrophylla Ser., Weigela ½ wagneri L.H. Bailey и др. и их устойчивость к абиотическим стрессорам. Определены закономерности изменения физиологических параметров в ответ на влияние неблагоприятных условий и предложены критерии, шкалы и методики оценки адаптивного потенциала изучаемых культур. Показаны особенности динамики накопления фотосинтетических пигментов по всем изучаемым культурам и выявлен характер зависимости этого процесса от основных региональных почвенно-климатических факторов; определены параметры водного режима и коэффициенты засухоустойчивости; установлено влияние гидротермических факторов на изменение ферментативной активности, а также корреляционная зависимость между активностью фермента и абиотическими факторами среды. Описано влияние микроэлементов на повышение адаптивных свойств растений (на примере чая). В итоге разработаны рекомендации по внекорневой подкормке микроэлементами для молодых чайных плантаций и полновозрастных растений чая, диагностике потребности растений в микроэлементах, по применению показателей устойчивости растений чая к стресс-факторам, а также по оценке засухоустойчивости гидрангеи крупнолистной ( Hydrangea macrophylla Ser.). Определены и рекомендованы для выращивания сорта субтропических, южных плодовых, декоративных культур и чая, характеризующиеся повышенной устойчивостью к стрессовым факторам влажных субтропиков России (для киви - сорт Monty из Новой Зеландии, для фундука - сорт Президент селекции Всероссийского НИИ цветоводства и субтропических культур, для персика - сорта Донецкий желтый, Медин ред, Эрли ред, Эрли блоу, Лариса, Славутич и Red Haven, для гидрангеи крупнолистной - Mariesii Perfecta, Draps Wonder и Madame Maurice Hamard). В широком смысле полученные данные связаны с фундаментальными исследованиями физиологических основ адаптации к стрессовым условиям, и в частности ее особенностей в специфических условиях российских субтропиков.
Бесплатно
Использование фитохимических веществ в кормлении крупного рогатого скота (обзор)
Статья обзорная
Применение кормовых антибиотиков служит наиболее распространенным способом стимуляции роста и повышения продуктивности сельскохозяйственных животных. Однако нерациональное использование антибактериальных препаратов в кормовой промышленности становится ключевой причиной сохранения остаточных количеств антибиотиков в продуктах животного происхождения и развития антибиотикорезистентности у патогенных микроорганизмов. Проблема антибиотикорезистентности - одна из основных в современном мире, поскольку возникновение механизмов устойчивости у бактерий к антибиотическим соединениям приводит к снижению эффективности лечения инфекционных заболеваний как у животных, так и у людей, потребляющих продукты животного происхождения (H. Hao, с соавт., 2014). Использование в кормлении жвачных животных, в особенности крупного рогатого скота, фитохимических веществ (фитобиотиков, ФБ) - вторичных метаболитов растений, представленных терпеноидами, алкалоидами и фенольными соединениями (A. Bernhoft, 2010), как альтернативы антибиотическим стимуляторам роста (S. Reddy с соавт., 2022) позволяет улучшить вкусовые качества и привлекательность рациона (С.Ф. Суханова с соавт., 2015), а также эффективно воздействовать на клеточные мембраны патогенных микроорганизмов благодаря липофильности и малым размерам активных молекул (S. Burt, 2004). Это приводит к дезорганизации клеточных структур прокариот и ингибированию процессов кворум-сенсинга, что препятствует распространению инфекций и улучшает микробиоту кишечного тракта (A. Ultee с соавт., 2000; К.С. Кондрашова с соавт., 2020). Целью настоящей работы стал анализ мировой практики применения фитобиотических препаратов в кормлении крупного рогатого скота и обобщение опосредуемых ими метаболических эффектов в связи с химической структурой входящих в их состав молекул. По данным исследований (M.J. Groot с соавт., 2011; M.E.N. Soroor с соавт., 2015), ФБ способствуют снижению численности метаногенных и аммиак-продуцирующих бактерий в рубце, вследствие чего происходит снижение выбросов парниковых газов. ФБ положительно влияют на увеличение общей бактериальной массы в рубце (M. Wanapat с соавт., 2008). Более богатый и разнообразный микробиом улучшает ферментацию кормов, способствуя эффективному извлечению питательных веществ. Это приводит к более полному расщеплению клетчатки и других сложных углеводов, содержащихся в рационе, и, как следствие, повышает переваримость и усвояемость питательных веществ (M. Tajodini с соавт., 2014), темпы роста и иммунный статус животных (A. Rahal с соавт., 2012). Некоторые вторичные метаболиты могут регулировать гормональную продукцию в яичниках (R. Kumar с соавт., 2013), повышать производство молока, предотвращать инфекцию вымени (S. Kumar с соавт., 2008), а также улучшать репродуктивные показатели коров (R. Kumar с соавт., 2013). Более того, фитохимические вещества обладают противовоспалительными (F. Muanda с соавт., 2011) и антиоксидантными (C.A. Rice-Evans с соавт., 2003) свойствами. Они могут ингибировать перекисное окисление мембранных липидов, хелатировать металлы и стимулировать выработку антиоксидантных ферментов (S. Calsamiglia с соавт., 2007), способствуют борьбе со свободными радикалами и окислительным стрессом, который может негативно сказаться на здоровье и производительности животных. Однако эффективность и безопасность применения ФБ зависят от многих факторов (D.E. Cross с соавт., 2007; Y. Yang с соавт., 2009), что требует более детального и всестороннего изучения подобных растительных метаболитов.
Бесплатно
Статья научная
Впервые изучено штаммовое разнообразие вируса оспы (шарки) сливы (ВОС) в России. Методами иммуноферментного анализа и полимеразной цепной реакции выявлены изоляты ВОС, принадлежащие к штаммам D, M, C и W. На широком круге образцов косточковых культур, зараженных различными штаммами вируса, проведены испытания иммунохроматографических тест-полосок отечественного производства для экспресс-диагностики ВОС. Установлено, что тест-полоски выявляют изоляты, принадлежащие к самым распространенным в России штаммам D и М, в экстрактах из листьев с симптомами шарки. Время анализа не превышает 10 мин. Применение тест-полосок при мониторинге вирусной инфекции и карантинной службой может способствовать раннему обнаружению очагов инфекции в насаждениях косточковых культур и предупреждению распространения этого опасного заболевания.
Бесплатно
Статья научная
Растительные экстракты и культуры микроорганизмов служат источниками различных биологически активных соединений, в том числе потенциальных биофунгицидов, подавляющих развитие болезней растений. Тестирование таких экстрактов и культуральных фильтратов против нескольких фитопатогенных грибов, поражающих различные сельскохозяйственные культуры, перспективно, поскольку при этом могут быть выявлены биофунгициды широкого спектра действия. В представленной работе активность экстрактов из семян мари белой ( Chenopodium album ) и фильтрата культуральной жидкости нетоксиногенного Fusarium sambucinum впервые исследована in vitro против шести широко распространенных фитопатогенных грибов ( Alternaria alternata, A. dauci, A. radicina, Bipolaris sorokiniana, Septoria tritici, Stagonospora nodorum ), вызывающих заболевания ряда важных сельскохозяйственных растений. Установлено, что фильтрат культуральной жидкости (ФКЖ), подавлявший прорастание спор эталонных объектов Stagonospora nodorum и A. radicina вплоть до разведения 1:200 и 1:5, соответственно, обладал также активностью против Septoria tritici, A. alternata и A. dauci, но не ингибировал прорастание спор B. sorokiniana. Для Septoria tritici максимальное разведение ФКЖ, при котором наблюдалось достоверное подавление прорастания спор, составляло 1:50, а для A. alternata и A. dauci - 1:5. Экстракты семян были нетоксичны для Stagonospora nodorum, Septoria tritici, A. dauci и A. radicina, но сдерживали прорастание A. alternata и B. sorokiniana. Наиболее эффективными оказались экстракты, полученные с помощью гексана и этилацетата, в которых число проросших спор B. sorokiniana в сумме сокращалось на 66 % по сравнению с контролем. У всех исследованных фитопатогенов гифы спор, прораставших в присутствии ФКЖ, имели морфологические дефекты и были значительно короче, чем в контроле. Добавление ФКЖ в питательную среду (100 мкг/мл) приводило к заметному сокращению размеров колоний у Stagonospora nodorum, Septoria tritici и B. sorokiniana. Полученные результаты демонстрируют перспективность дальнейших исследований культуральной жидкости F. sambucinum и экстрактов семян C. album с целью создания на их основе биофунгицидов против возбудителей септориоза пшеницы, альтернариозов моркови и гельминтоспориоза злаковых.
Бесплатно
Исследование антимутагенного действия гидрофильной криофракции селезенки крупного рогатого скота
Статья научная
Высокие производственные нагрузки и ухудшение экологической обстановки приводят к усилению действия различных факторов, которые способны вызывать мутации в клетках сельскохозяйственных животных. Накопление мутаций приводит к возникновению заболеваний, нарушению иммунных функций, снижению набора массы, частичной или полной стерильности, потере ценных признаков породы, вызывает гибель, а также отражается на следующих поколениях. Одним из способов снижения накопления повреждений ДНК в организме считают применение препаратов, обладающих антимутагенным действием. Фармакологические субстанции, полученные из тканей животных, например селезенки крупного рогатого скота (КРС), могут стать перспективной основой для препаратов с такими свойствами. В настоящей работе впервые установлено антимутагенное действие гидрофильной криофракции селезенки КРС на клетки костного мозга мышей, а также ДНК-защитное действие по отношению к митохондриальной ДНК (мтДНК) печени мышей в условиях цитогенетической нестабильности, индуцированной экспериментальным мутагеном митомицином С. Также показано влияние гидрофильной криофракции селезенки КРС на некоторые маркеры окислительного стресса в клетках печени мышей при введении животным митомицина С. Целью работы было определение влияния гидрофильной криофракции селезенки крупного рогатого скота на цитогенетическую стабильность клеток костного мозга и целостность мтДНК печени мышей, а также оценка ее антимутагенного и ДНК-протекторного действия на мышах с индуцированной митомицином С (ММС) цитогенетической нестабильностью. Гидрофильная криофракция селезенки КРС (ГКСК) была получена в ФГБНУ ВНИВИПФиТ. Положительным контролем служил препарат Митомицин С Киова («Kyowa Hakko Kogyo Co., Ltd», Япония), содержащий в качестве действующего вещества митомицин. Опыты проводили в 2024 году. Использовали самцов белых беспородных мышей (Mus albus officinarum) (n = 30) с массой тела 26,0±2,0 г. Были сформированы пять групп животных (n = 6). В I группе (отрицательный контроль) животным однократно внутримышечно вводили стерильный изотонический раствор хлорида натрия в объеме 0,1 мл. Во II группе мыши получали однократно внутримышечную инъекцию ГКСК в дозе 0,5 мл/кг в объеме 0,1 мл. Животным III группы вводили 3-кратно внутримышечно с интервалом в 24 ч ГКСК в дозе 0,5 мл/кг в объеме 0,1 мл и совместно с последней инъекцией ГКСК однократно внутрибрюшинно ММС в дозе 10 мг/кг в объеме 0,5 мл. Животным IV группы вводили внутримышечно однократно ГКСК в дозе 0,5 мл/кг в объеме 0,1 мл и однократно внутрибрюшинно ММС аналогично III группе. Мыши из V группы (положительный контроль) получали однократно интраперитонеально ММС в дозе 10 мг/кг в объеме 0,5 мл. Мышей выводили из эксперимента через 24 ч после последней инъекции посредством передозировки углекислого газа в специальной камере. Для исследования частоты полихроматофильных эритроцитов (ПХЭ) с микроядрами (микроядерного теста) клетки костного мозга из бедренных костей добавляли к инактивированной фетальной телячьей сыворотке («БиолоТ», Россия) и наносили на предметные стекла, далее препараты высушивали и окрашивали по Папенгейму. Исследовали частоту ПХЭ с микроядрами на 1000 ПХЭ, также учитывали отношение ПХЭ к нормохромным эритроцитам (НЭ). Относительное количество повреждений в мтДНК оценивали методом qPCR. Для этого выделяли тотальную ДНК из 25 мг гомогенизированной печени мышей при помощи набора ПРОБА-ГС («ДНК-технология», Россия). Расчет повреждений мтДНК проводили в участках, кодирующих 12S и 16S рРНК (12S-16S) и ген ND5 (ND5). Суммарное относительное содержание внутриклеточных активных форм кислорода (АФК) определяли с помощью клеточного зонда - 2´,7´-дихлордигидрофлуоресцеиндиацетата («Sigma-Aldrich», США), который, окисляясь внутри живых клеток, образует флуоресцирующую форму (DCF), детектируемую с помощью спектрофлуориметра RF-5301 («Shimadzu», Япония). Содержание внутриклеточных АФК оценивали в суспензии клеток печени мышей (3×106 кл/мл). Концентрацию малоновогодиальдегида (МДА) определяли в гомогенате печени мышей с помощью спектрофотометра UV-1700 («Shimadzu», Япония) по окрашиванию раствора при l = 535 нм триметиновым комплексом. В результате экспериментов мы не обнаружили значимых отличий от негативного контроля всех исследуемых параметров у мышей из II группы. Так во II группе частота ПХЭ с микроядрами составляла 0,41±0,080 %, количество повреждений мтДНК во фрагментах 12S-16S и ND5 - соответственно 0,0±0,92 и 2,2±0,45. Введение ММС в V группе приводило к увеличению частоты ПХЭ с микроядрами в костном мозге мышей до 11,20±1,000 %. Количество повреждений мтДНК печени возрастало до 4,1±0,44 и 4,2±0,30 во фрагментах 12S-16S и ND5, что сопровождалось увеличением содержания внутриклеточных АФК до 314,0±44,20 отн. ед и концентрации МДА до 1,7±0,15 мкмоль/г.
Бесплатно
Исследование гетерозиготности по антигенам групп крови в связи с гетерозисом животных
Статья научная
Рассматривается несостоятельность попытки С.П. Князева с соавт. объяснить артефактами повышенную частоту гетерозиготных генотипов по системам групп крови при сегрегации в результате скрещивания животных и гетерозисе по жизнеспособности (статья «Свидетельствует ли повышенная частота гетерозигот по генам групп крови свиней о гетерозисе по жизнеспособности?», С.-х. биол., 2004, 2: 38-42). Представлены доказательства связи гетерозиготности по некоторым локусам групп крови с пре- и постнатальной жизнеспособностью свиней и эффективности гетерогенного подбора по биохимическому сходству. Показано, что при иммуногенетической оценке гетерозиготности определенных функциональных систем организма животных необходимо пользоваться проверенными и пригодными моноспецифическими сыворотками и методически грамотно ставить любой опыт. Обсуждаются данные, накопленные за последние пять-шесть десятилетий во многих странах мира, свидетельствующие о повышенной жизнеспособности и продуктивности свиней и животных других видов, гетерозиготных по некоторым локусам генома, по сравнению с гомозиготными особями.
Бесплатно
Статья научная
Свинец - один из наиболее опасных тяжелых металлов (ТМ). Процессы, обеспечивающие устойчивость растений к его действию, выяснены не полностью. Один из механизмов токсического эффекта свинца - генерация активных форм кислорода (АФК), в норме выполняющих важные регуляторные функции, но в повышенных концентрациях вызывающих многообразные нарушения жизнедеятельности клеток. Регуляция количества АФК осуществляется при помощи антоксидантных ферментов, таких как супероксиддисмутазы (SOD) и пероксидазы (PER). Эффективность большинства ферментов зависит от наличия множественных изоформ, обеспечивающих наиболее оптимальную их работоспособность в изменяющихся условиях среды. В качестве рабочей гипотезы было выдвинуто предположение, что устойчивость растений к ТМ определяется различиями в изоферментном составе антиоксидантных ферментов, что обеспечивает неодинаковую эффективность их работы по нейтрализации избытка АФК. Для проверки этой гипотезы были выполнены исследования изоферментных спектров ферментных систем супероксиддисмутазы и пероксидазы и ключевого фермента белкового метаболизма глутаматдегидрогеназы (GDH) в зародышах прорастающих семян у сортов ярового ячменя Hordeum vulgare L. Объектом исследования служили 12 сортов ярового двурядного ячменя, контрастных по устойчивости к действию Pb2+ (6 устойчивых и 6 чувствительных). Для анализа изоферментного состава использовали зародыши наклюнувшихся жизнеспособных семян, у которых корешок через 1 сут после закладки на проращивание достигал длины 1 мм. Проращивание выполняли рулонным методом в соответствии с требованиями ГОСТ. Гомогенаты зародышей семян подвергали электрофорезу в блоках 7,5 % полиакриламидного геля (ПААГ) в щелочной буферной системе с рН 8,9. Изоферментный анализ показал наличие в ферментных системах супероксиддисмутазы, пероксидазы и глутаматдегидрогеназы следующих изозимов: облигатных SODII, PERI и GDHI, а также редких SODI, SODIII+SODIV (всегда встречающихся вместе), SODV, PERII и GDHII. Были рассчитаны частоты встречаемости редких аллелей, оказавшиеся наиболее высокими у аллелей SODI и SODIII+SODIV как у чувствительных, так и у устойчивых сортов. Достоверность различий частот встречаемости редких аллельных форм ферментов у чувствительных и устойчивых сортов была оценена с помощью φ-критерия углового преобразования Фишера. В подавляющем числе вариантов рассчитанная величина φ-критерия Фишера оказалась больше критической φкр.0,01 = 2,31. Таким образом, выделенные редко встречающиеся изоформы исследуемых ферментов можно рассматривать в качестве биохимических маркеров чувствительности или устойчивости ячменя к действию свинца. Показано, что SODV и PERII чаще встречаются у чувствительных к воздействию свинца сортов, GDHII - у устойчивых. Частота SODIII и SODIV также достоверно различалась у устойчивых и чувствительных сортов. В работе обсуждаются молекулярно-генетические механизмы устойчивости растений к ТМ. Впервые экспериментально показано, что полиморфизм ярового ячменя по устойчивости к действию свинца на организменном уровне связан с биохимическим полиморфизмом определенного комплекса изоферментов супероксиддисмутазы, пероксидазы и глутаматдегидрогеназы. Полученные данные могут быть использованы в селекционной работе по созданию устойчивых к воздействию свинца сортов ячменя.
Бесплатно
Исследование микросателлитных локусов в породах индеек российской селекции
Статья научная
В настоящее время мясо индеек ( Meleagris gallopavo ) занимает второе место в мире в общем объеме производства мяса птицы. По оценке аналитического агентства Global Reach Consulting (GRC), за последние 10 лет этот сегмент вырос более чем в 8 раз. Положительная динамика наблюдается и в России: в 2015 году прирост производства мяса индеек составил 34,9 %, в основном благодаря достижениям современной генетики и использованию высокопроизводительных технологий. В мировом птицеводстве жесткая конкуренция на рынке генетического материала определяет важность контроля его происхождения и генетической консолидированности. Анализ микросателлитных локусов относят к числу наиболее информативных методов изучения генетического биоразнообразия у животных и птицы. Изучение микросателлитов у пород и коммерческих линий индеек, разводимых в США, Турции, Венгрии и других странах, позволило установить генетические профили пород, их дифференциацию, сходство и различия, однако до настоящего времени подобные исследования на российских породах индеек не проводились. В представляемой работе мы впервые оценили полиморфизм микросателлитных локусов и генетическую дифференциацию у пород индеек российской селекции. Исследования выполняли в условиях Северо-Кавказской зональной опытной станции по птицеводству на породах, разводимых в Селекционно-генетическом центре Северо-Кавказской зональной опытной станции по птицеводству (Ставропольский край). MLVA (multiple locus variable, number tandem repeats analysis) генотипирование проводили по 12 VNTR-локусам (MNT9-MNT20). Пробы крови отбирали у индеек семи пород: белой широкогрудой ( n = 12), бронзовой северокавказской ( n = 12), белой северокавказской ( n = 9), серебристой северокавказской ( n = 15), московской белой ( n = 12), черной тихорецкой ( n = 10), узбекской палевой ( n = 8). ДНК выделяли с применением гуанидинтиоционата. Качество образцов ДНК оценивали спектрофотометрически. Детекцию продуктов ПЦР-амплификации осуществляли по наличию специфических полос на электрофореграмме в агарозном геле. Для количественной оценки дискриминирующей способности метода генотипирования использовали индекс Хантера-Гастона (Hunter Gaston Discriminatory Index, HGDI). Кластерный анализ осуществляли методом невзвешенного попарного среднего (UPGMA), дендрограмму строили с помощью компьютерной программы START 2. Из 12 исследованных VNTR-локусов 3 оказались мономорфными (MNT11, MNT15, MNT17), в 6 было выявлено по 2 аллеля (MNT9, MNT10, MNT12, MNT14, MNT19 и MNT20). В локусе MNT16 обнаружили 3 и лишь в двух VNTR-локусах (MNT13 и MNT18) - по 4 аллеля. Из 26 выявленных аллелей 21 ранее не был описан и не аннотирован в специализированных международных базах данных, что указывает на генетическое своеобразие исследованных российских пород индеек. Филогенетический анализ с построением дендрограммы генетических дистанций позволил выделить два неравнозначных кластера - I и II. Первый кластер был образован частью генотипов белой широкогрудой и всеми генотипами узбекской палевой породы. Второй сформировали две крупные группы - C и D. Группа C объединяла генотипы пород бронзовая северокавказская, белая северокавказская и белая широкогрудая; группа D - генотипы пород черная тихорецкая, серебристая северокавказская и московская белая. Особенности генетической дифференциации пород индеек российской селекции обусловлены историей их происхождения и участием генофонда одних пород при создании других. Впервые выявленные аллельные варианты в локусах позволяют провести исследования по генетической дифференциации пород индеек российской и зарубежной селекции.
Бесплатно
Статья научная
При промышленном семеноводстве сахарной свеклы ( Beta vulgaris L . ssp. vulgaris ) необходимо строго следить за поддержанием качества и размножением линий - компонентов гибридов. Одним из инструментов сопровождения этого процесса может быть метод микросателлитного анализа. Имеется множество сообщений о микросателлитных локусах в геноме сахарной свеклы. Однако для их использования в селекционной практике нужна высокопроизводительная и удобная в применении технология анализа. Для создания такой технологии, позволяющей получать стабильные ДНК-профили, требуется более детальное изучение геномных микросателлитных профилей на большой выборке верифицированного селекционного материала сахарной свеклы. В представленном исследовании впервые проведен детальный анализ первичной структуры ряда микросателлитных локусов генома сахарной свеклы с целью определения природы полиморфизма этих участков генома и их пригодности для получения устойчивых ДНК-профилей. Совместно с селекционерами (ФГБНУ Первомайская селекционно-опытная станция сахарной свеклы, г. Гулькевичи, Краснодарский край) нами была отобрана коллекция из 146 образцов сахарной свеклы ( B. vulgaris ), включающая 28 МС-линий, 28 линий О-типа, 82 линии-опылителя, 6 гибридов отечественной селекции (Азимут, Корвет, Первомайский, Рубин, Фрегат, Успех), гибриды Добрава и Доротея. Этот растительный материал был проанализирован по 12 микросателлитным локусам - FDSB 502, FBSB 1001, FDSB 1033, Unigene 27833, Unigene 26753, Unigene 16898, Unigene 17623B, Unigene 15915, Unigene 17923, SB 04, SB 09, SB 15. Аллельные варианты каждого локуса были амплифицированы, клонированы в плазмидный вектор pAL2-T и секвенированы. Результаты секвенирования аллелельных вариантов микросателлитных локусов FDSB 1001, FDSB 1033, Unigene 16898, Unigene 17623B, Unigene 26753, Unigene 17923, Unigene 27833, SB 04 подтвердили, что полиморфизм длин этих локусов обусловлен исключительно числом тандемных повторов в амплифицируемом фрагменте ДНК. Локус Unigene 15915 был исключен из дальнейшей работы, поскольку в нуклеотидных последовательностях его аллельных вариантов, помимо микросателлитных повторов (CА)n, были выявлены дополнительные инсерции и делеции. Полиморфизм аллельных вариантов микросателлитных локусов SB 09, SB 15 и FDSB 502 обусловлен сложными (составными) повторами. При этом локусы SB 09 и SB 15 были выбраны для дальнейшей работы, поскольку обеспечивали получение стабильных ДНК-профилей. По аллельным вариантам локуса FDSB 502 был выявлен полиморфизм (TC)n(GAT)n(AAG)n, что в ряде случаев может осложнять получение достоверных результатов генотипирования. Поэтому для использования локуса FDSB 502 при создании технологии генетического анализа линий и гибридов сахарной свеклы мы предлагаем использовать разработанные нами праймеры, фланкирующие только его вариабельные микросателлитные повторы (GAT)n и (AAG)n. Полученные в представленном исследовании результаты предполагается в дальнейшем использовать для создания технологии генетического анализа линий и гибридов сахарной свеклы. Такая технология может стать надежным лабораторным инструментом для сопровождения селекционного процесса и промышленного семеноводства сахарной свеклы.
Бесплатно
Исследование промежуточных пшенично-пырейных гибридов на устойчивость к листовой ржавчине
Статья научная
Проведена оценка 18 образцов октаплоидных озимых пшенично-пырейных гибридов (ППГ) (2n = 56) на ювенильную устойчивость к 10 тест-изолятам листовой ржавчины. С помо-щью молекулярных маркеров показано наличие различных субгеномов пырея (Thinopyrum sp.) в исследуемых образцах. У образцов ППГ выявлен полиморфизм по устойчивости к тест-изолятам листовой ржавчины, который может быть обусловлен различными наборами пырейных хромосом в геноме. Обсуждается возможность использования изученных ППГ в селекции на устойчивость к листовой ржавчине и роль устойчивости в улучшении хозяйственно-ценных признаков ППГ в селекционном процессе.
Бесплатно
Статья научная
Существование бактерий в отсутствие клеточной стенки — весьма своеобразное и широко распространенное явление, к которому неприменимы принципы классической микробиологии. L-трансформация бактерий с образованием L-форм затрудняет обнаружение патогенов и служит причиной многочисленных ложноотрицательных заключений по результатам биопроб, так как L-формы находятся в некультивируемом состоянии. Процесс L-трансформации при воздействии абиотического (тетрациклин) и биотического (биологически активные вещества Bacillus subtilis ) факторов, а также реверсию нестабильных L-форм исследовали в популяции Salmonella enterica serovar typhimurium методами просвечивающей и сканирующей электронной (ПЭМ и СЭМ), а также лазерной модуляционной интерференционной (МИМ) микроскопии. Выявлены закономерные морфологические признаки L-форм, способных реверсировать в исходное состояние. С появлением методов оптической микроскопии, обладающих сверхразрешением, стало доступно изучение процесса L-трансформации в режиме реального времени на живых бактериях (без фиксации и окрашивания). Полученные на лазерном интерференционном микроскопе МИМ-321 (Россия) трехмерные фазовые портреты позволили не только однозначно идентифицировать L-формы бактерий, но и с высокой точностью определить их основные морфологические параметры (диаметр, периметр, высота, площадь, объем). С применением современных алгоритмов обработки этих данных внутри нестабильных L-форм зарегистрированы кольцевые структуры, идентифицированные нами как ДНК. Гетероморфизм со всеми проявлениями L-трансформации характерен для патогенных и условно патогенных бактерии (как в норме, так и при действии любых абиотических и биотических факторов), что способствует выживанию вида. Изучение биологических особенностей L-трансформации имеет важное значение для понимания процессов существования потенциальных резервуаров возбудителей в природе, а также в патогенезе рецидивов хронических заболеваний.
Бесплатно
Исследование редких видов пшениц как доноров для селекции на содержание антоцианов в зерне
Статья научная
Мягкая пшеница (Triticum aestivum L.), накапливающая антоцианы в зерне, - перспективное сырье для производства продукции для функционального питания. При создании богатых антоцианами сортов зерновых культур актуален выбор подходящих доноров. В настоящей работе впервые с помощью комплексного анализа паттернов антоциановой пигментации вегетативных органов и зерна у редких видов пшениц из коллекции Всероссийского института генетических ресурсов растений им. Н.И. Вавилова (ВИР) были выявлены доноры доминантных аллелей генов Ba , Pp-1 и Pp3 , контролирующих синтез антоцианов, а также проведена оценка их устойчивости к грибным болезням. Целью работы было исследование редких видов пшеницы на наличие антоциановой окраски зерна и вегетативных органов, выявление доноров доминантных аллелей генов Ba , Pp-1 и Pp3 , а также оценка потенциальных доноров на устойчивость к грибным болезням. Проявления антоциановой окраски зерна и вегетативных органов исследовали у 16 редких видов пшеницы из коллекции ВИР: однозернянок T. urartu Thum. ex Gandil (n = 68), T. boeoticum Boiss. (n = 99), T. monococcum L. (n = 113); полб T. dicoccoides (Körn. ex Aschers. et Graebn.) Schweinf. (n = 256), T. dicoccum (Schrank) Schuebl. (n = 502), T. araraticum Jakubz. (n = 42), T. timopheevii Zhuk. (n = 45); голозерных тетраплоидов T. aethiopicum Jakubz. (n = 246), T. persicum Vav. (n = 140), T. polonicum L. (n = 61), T. turanicum Jakubz. (n = 38), T. turgidum L. (n = 421); спельт T. spelta L. (n = 231), T. macha Dekapr. et Menabde (n = 37); голозерных гексаплоидов T. compactum Host. (n = 616), T. sphaerococcum Perciv. ( n = 54). Всего было проанализировано 2969 образцов. Наличие антоциановой окраски колеоптиля оценивали у 5-7-суточных проростков, полученных на чашках Петри в условиях комнатной температуры и естественного освещения. Окраску листового влагалища, узла соломины и ушек листовой пластинки оценивали на Дагестанской опытной станции ВИР (41,98° N, 48,33° E) в 2019-2021 годах. Цвет листового влагалища определяли в межфазный период выход в трубку-колошение, окраску влагалищ оценивали у трех нижних листьев, цвет ушек и стеблевых узлов отмечали в фазу колошения, просматривая минимум 10 растений. Для генотипирования из изучаемой коллекции пшеницы были отобраны 65 образцов, среди которых 22 образца T. boeoticum (17 образцов с голубой и 5 - с красной окраской зерна), 3 образца T. durum (с фиолетовой, белой и красной окраской зерна), 8 образцов T. spelta (2 образца с голубой, 3 - с белой и 3 - с красной окраской зерна) и 32 образца T. aethiopicum (23 образца с фиолетовой, 1 - с белой и 8 - с красной окраской зерна). ДНК выделяли из молодых листьев пяти растений каждого образца. Выделенную ДНК анализировали с помощью ПЦР с использованием внутригенных маркеров Pp3-diagnostic и ThMyc4E-specific, разработанных для генов биосинтеза антоцианов соответственно Pp3 и Ba1. Фенологические наблюдения и оценку устойчивости образцов к грибным болезням на естественном инфекционном фоне проводили на Дагестанской опытной станции ВИР в 2017-2018 годах. Устойчивость оценивали по 9-балльной шкале. В коллекции были выявлены 13 и 2 голубозерных образца соответственно T. boeoticum и T. spelta , несущие доминантные аллели генов Ba , контролирующих синтез антоцианов в алейроновом слое зерновки, и 22 фиолетовозерных образца T. aethiopicum , несущие доминантные аллели гена Pp3 , контролирующего совместно с генами Pp-1 синтез антоцианов в перикарпе зерновки. Присутствие доминантных аллелей генов Ba и Pp3 в геноме у выявленных образцов было подтверждено с помощью генотипирования ДНК молекулярными маркерами. Все образцы T. timopheevii и большинство образцов T. turanicum были белозерными, что указывает на наличие мутаций в генах, контролирующих синтез проантоцианидинов. Анализ окраски вегетативных органов показал, что разные виды пшеницы характеризуются различными паттернами пигментации, что подразумевает вовлечение в формирование окраски различных частей растения, помимо известных генов Pp-1 , контролирующих окраску вегетативных органов, дополнительных генов. У большинства проанализированных видов окраска колеоптиля зачастую проявлялась совместно с окраской листовых влагалищ и ушек, за исключением T. timopheevii и T. araraticum , у которых при наличии окраски колеоптиля и ушек отсутствовала окраска листовых влагалищ. Окраска узлов стебля зачастую не зависела от наличия антоцианового пигмента на других вегетативных органах и, по-видимому, наследуется независимо. Выявленные образцы с антоциановой пигментацией служат перспективными донорами для селекции с целью получения продукции, предназначенной для рациона функционального питания, а неокрашенные образцы представляют интерес в качестве идентифицированного генофонда для сравнительных генетических исследований молекулярно-генетических механизмов формирования признаков окраски у разных видов пшеницы.
Бесплатно
Статья научная
Представлена история становления научной селекции плодовых и ягодных культур в России. Рассматриваются перспективные направления и методы селекции семечковых, косточковых и ягодных культур. Большое внимание уделено роли научных школ в развитии селекции плодовых и ягодных культур. Охарактеризованы сорта различных культур по хозяйственно ценным признакам. Отражен вклад членов академии и ведущих селекционеров в разработку методов селекционно-генетических исследований. Освещены достижения селекции по основным плодовым и ягодным культурам в различных регионах России.
Бесплатно
История, достижения, приоритеты исследований
Статья научная
Отражены важнейшие этапы развития селекции и семеноводства овощных культур, вклад выдающихся селекционеров в создание отечественного сортимента, роль последнего в развитии овощеводства России. Представлены достижения Грибовской овощной селекционной станции и ВНИИ селекции и семеноводства овощных культур в области фундаментальных и прикладных направлений исследований. Охарактеризовано современное состояние теоретических разработок, а также определены приоритеты в селекции и семеноводстве овощных культур.
Бесплатно
