Статьи журнала - Сельскохозяйственная биология
Все статьи: 1820
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
История, задачи, методы и результаты селекции яблони
Статья научная
Рассматриваются тенденции и перспективы производства яблок в мире, история и задачи селекции в связи с интенсификацией садоводства в России. Описаны новые конкурентоспособные сорта яблони. Обсуждаются достоинства и возможности различных методов селекции. Представлена характеристика существующего сортимента яблони в средней полосе России. Освещены недостатки, пути совершенствования и обновления имеющегося сортимента за счет новых адаптивных сортов, отвечающих требованиям рынка и пригодных для садов интенсивного типа. Приведены результаты селекции яблони во Всероссийском НИИ селекции плодовых культур.
Бесплатно
Статья научная
Среди сортов картофеля для производителя наиболее ценны высокопродуктивные, обладающие комплексом признаков (в том числе устойчивостью к болезням и вредителям) с относительной стабильностью урожая в варьирующих условиях выращивания. При создании высокопродуктивных адаптивных сортов картофеля для регионов с жесткими агроклиматическими условиями важен подбор исходного материала с высокой экологической пластичностью и стабильностью в конкретной зоне возделывания. В представленных исследованиях впервые дана оценка нового исходного материала картофеля, созданного в почвенно-климатических условиях Западной Сибири, имеющего высокую урожайность, комплексную относительную устойчивость к грибным болезням, Y-вирусу картофеля и золотистой картофельной нематоде. Выделенные новые генетические источники картофеля используются в практической селекции на продуктивность и высокую адаптивность. Цель работы - определить показатели адаптивности у исходного материала картофеля в условиях северной лесостепи Западной Сибири (Кузнецкая котловина, Кемеровская обл., Кемеровский р-н). Эксперименты проводили в 2014-2018 годах. Общая площадь делянки - 70 м2, учетная - 20 м2, повторность 4-кратная, варианты размещались рендомизированно. Посадку проводили в III декаде мая картофелесажалкой Cramer («CRAMER Technik», Германия) с нормой 35,0 тыс/кустов на 1 га, схема посадки 70×35 см. Исследовали 170 образцов в коллекционном питомнике, в том числе коллекционные гибриды картофеля ( Solanum tuberosum L.), созданные в Кемеровском НИИ сельского хозяйства (филиал СФНЦА РАН). Стандартом служили сорта Любава (ранний), Невский (среднеранний) и Тулеевский (среднеспелый). В результате исследования среди коллекционных образцов картофеля выделены генотипы экстенсивного тип с низкой экологической пластичностью (bi менее единицы - 0,28-0,91): сорта Любава, Невский, Тулеевский и гибриды 6-4-11, 22103-10. Наибольшей реакцией на условия выращивания выделился гибрид 3-21с-11 (bi = 1,53), имеющий среднюю стабильность по урожайности (Si2 = 14,6). Гибриды 22103-10 и 3-21с-11 являются донорами генов устойчивости к Y-вирусу картофеля ( Ryсhc ), золотистой картофельной нематоде Globodera rostochiensis (Woll.) ( H1 ) и бледной нематоде Globodera pallida (Stone) Behrens ( Gpa2 ). По комплексной оценке особую ценность для селекции представляют три гибрида интенсивного типа (17-5/6-11, 1-5-12 и 1615-10), проявляющие высокие адаптивные свойства - повышенную экологическую пластичность (bi соответственно 1,38; 1,20 и 1,17) и высокую стабильность (Si2²соответственно 1,1; 9,4, 5,2). При этом гибрид 17-5/6-11 проявил себя как донор генов устойчивости к Y-вирусу картофеля (Potato virus Y, PVY) ( Ryсhc ) и к золотистой картофельной нематоде ( Н1 по трем маркерам TG 689, 57 R, N 195). Генотип гибрида 1-5-12 содержит комбинацию генов Н1 (все три маркера) и Gro1-4 (контролируют устойчивость к G. rostochiensis ), а также ген Gpa2 (устойчивость к G. pallida ) и гены устойчивости к Y-вирусу Ryсhc и Rysto . Проведенная многолетняя оценка устойчивости коллекционных образцов картофеля к грибным болезням, вызываемым Phytophthora infestans (Mont.) de Bary (фитофтороз), Alternaria solani (Ell. et Mart.) Sor. (альтернариоз), Fusarium oxysporum Schlecht. (фузариозное увядание), Rhizoctonia solani J.G. Kühn (ризоктониоз) и Actinomyces scabies Gussow (парша обыкновенная) показала относительную устойчивость (7-9 баллов) у всех выделившихся гибридов.
Бесплатно
К вопросу о водном режиме иммунных сортов яблони
Статья научная
Исследовали водный режим иммунных к парше сортов яблони. Обсуждаются генотип-средовые взаимодействия у плодовых культур.
Бесплатно
К вопросу о возделывании озимого ячменя в Среднем Поволжье
Статья научная
Представлены результаты работы, проводимой в Ульяновской государственной сельскохозяйственной академии, по селекции озимого ячменя. Приведена характеристика исходного материала, обладающего удовлетворительной зимостойкостью. Обсуждается возможность получения сортов для производства в южных зонах Средневолжского региона и Ульяновской области.
Бесплатно
К вопросу о действии оксилипинов на прорастание семян гороха Pisum sativum L
Статья научная
Проводили сравнительное изучение воздействия новых биорегуляторов оксилипиновой природы на прорастание семян гороха сорта Татарстан. Определяли амилазную активность семян в период прорастания. Обсуждается возможность влияния экзогенных оксилипинов на скорость поступления в семена воды.
Бесплатно
К вопросу о совершенствовании технологии производства фармацевтических биопрепаратов
Статья научная
Оценивали соответствие качества ряда медицинских и ветеринарных биопрепаратов, действующее начало которых представлено белками или полипептидами, требованиям, отражающим достижения науки и научно-технического прогресса. Анализировали образцы экспериментальных и промышленных серий фармацевтических биопрепаратов, производство которых базируется на принципиально различных нормативно-технических и технологических документациях. Определяли концентрацию белка и активность ферментов в образцах иммуноглобулиновых, ферментного и альбуминовых биопрепаратов, а также их электрофоретическую гомогенность.
Бесплатно
Статья научная
На основе данных литературы и результатов собственных исследований автора дана оценка видового состава, численности жизненных форм и распределения саранчовых в различных районах Предкавказья.
Бесплатно
К вопросу об использовании ремонтными телками минеральных элементов рационов
Статья научная
Изучали влияние различного содержания макро- и микроэлементов на степень использования минеральных веществ рационов ремонтными телками разного возраста.
Бесплатно
К созданию высококачественных сортов груши обыкновенной (Pyrus communis L.) в Нижнем Поволжье
Статья научная
Одно из важных направлений селекции семечковых культур в Нижнем Поволжье - создание сортов груши обыкновенной ( Pyrus communis L.) разного срока созревания с плодами высокого качества. Работа по созданию сортов семечковых культур, в частности груши, ведется в Федеральном научном центре агроэкологии, комплексных мелиораций и защитного лесоразведения Российской академии наук (ФНЦ агроэкологии РАН) с использованием различных методов, включая межсортовую и межвидовую гибридизацию, а также целенаправленный отбор. В качестве родительских форм в селекционный процесс вовлекаются в основном высококачественные сорта европейского происхождения, но с пониженной устойчивостью к неблагоприятным климатическим факторам, и сорта местного происхождения с высокой устойчивостью, плодами среднего качества. Впервые в условиях Нижнего Поволжья на основании оценки качественных характеристик плодов новых сортов груши обыкновенной мы выявили наиболее ценные сорта для промышленного возделывания и использования в селекции. Цель работы - оценить качественные показатели новых и перспективных сортов и гибридов груши обыкновенной в условиях Нижнего Поволжья, выделить источники признаков качества плодов. Исследования проводились в 1999-2020 годах в коллекционных и селекционных насаждениях груши (ФНЦ агроэкологии РАН). Объектами служили новые и перспективные сорта и гибриды груши обыкновенной селекции ФНЦ агроэкологии РАН: Дубовская ранняя, Зимняя кубаревидная, Юбилейная Корнеева, Надежда, Андреевская, Докторская, Ордината, Лаванда, Омега, Память Корнеева, Капелла, Ракета, Позитивная, Фермата, Банкетная, Версия, Нектарная. Для определения качественных показателей отбирали полностью созревшие плоды в определенных частях дерева (раннеспелые сорта) или в местах хранения (сорта позднего срока созревания). Среднюю и максимальную массу одного плода определяли взвешиванием на лабораторных весах. Размер плодов определяли при помощи мерной линейки. Внешний вид оценивали визуально по пятибалльной шкале, вкус - по результатам дегустаций, проводимых по мере созревания плодов, по пятибалльной шкале. Количество растворимых сухих веществ определяли рефрактометрическим методом в соке, общую кислотность - титрованием водной вытяжки 0,1 н. раствором щелочи, содержание сахаров (сумма сахаров, моносахара, дисахара) - стандартным методом по Бертрану, количество пектина - карбазольным методом, основанным на взаимодействии карбазола с D-галактуроновой кислотой, содержание витамина С - титрованием щавелевокислых вытяжек красителем Тильманса (2,6-дихлорфенолиндофенол). Установлено, что наиболее крупные плоды (250 г и более) формировали сорта Память Корнеева, Позитивная, Капелла и Банкетная. Поскольку этот признак наследуется от родительских крупноплодных форм Оливье де Серр и Бахмал, то новые сорта, помимо высокой коммерческой привлекательности, с успехом могут использоваться в качестве источников при создании новых крупноплодных сортов груши разных сроков созревания. Отличным десертным сбалансированным вкусом (4,7-5 баллов) и привлекательным внешним видом плодов обладали сорта Память Корнеева, Нектарная, Фермата, превосходя по этим параметрам стандартные сорта. Источником высоких вкусовых качеств плодов указанных сортов служили прародительские формы Александрин Дульяр и Бере Гарди. Эти генотипы также могут быть использованы в качестве источников селекционно ценных признаков - высоких вкусовых и товарных качеств плодов. Содержание сахаров в плодах новых сортов груши варьировало от 8,9 до 15,5 % при наибольшем количестве в плодах сортов Докторская (15,48 %), Фермата (14,03 %), Версия (16,3 %) и Капелла (15,5 %). Эти же сорта имели и наиболее сбалансированный вкус за счет невысокого содержания кислоты. От биохимических показателей, помимо сбалансированного вкуса, также зависит возможность использовать плоды как в переработке, так и в качестве улучшителей готовой плодовой продукции. Для этих целей наиболее походят новые сорта Ордината, Ракета, Капелла, Версия, Фермата. Таким образом, из всей линейки новых сортов груши можно особо отметить сорта Память Корнеева и Капелла, обладающие комплексом хозяйственно ценных признаков и пригодные не только для использования в промышленном производстве, но и для дальнейшей селекционной работы.
Бесплатно
Статья научная
Гипотеза об эпигенетической (эколого-генетической) природе феномена «взаимодей-ствие генотип-среда» (ВГС) была выдвинута российскими учеными (В.А. Драгавцев с соавт., 1984) после открытия на однолетних культурах нового эпигенетического феномена - смены наборов продуктов генов, детерминирующих один и тот же количественный признак, при изменении лимитирующего фактора внешней среды. Многолетние плодовые культуры - идеальный объект для исследования механизмов ВГС: генетическое разнообразие по детерминации признаков внутри сортов практически равно нулю (каждый сорт представляет собой генетически однородный клон); саженцы одного возраста высаживаются одновременно; все деревья в саду имеют одинаковую площадь питания (отсутствуют шумы генетической и экологической конкуренции). Годичные приросты по толщине (диаметру) штамба или по толщине ветвей разных порядков у плодовых несут важную информацию о качестве условий роста в конкретный год на протяжении многих лет. Целью исследований была расшифровка эпигенетической природы взаимодействия генотип-среда (ВСГ) посредством экспе-риментального подтверждения гипотезы о природе ВГС. Объектом исследования были сорта яблони и абрикоса северного и южного происхождения, обладающие различной устойчивостью к лим-факторам среды. Для выявления фактов смены продуктов генов, детерминирующих годичный прирост штамбов или ветвей 1-го порядка в толщину, проводили анализ сортов с разной генетической адаптивностью. В базе метеоданных выбирали годы с разным сочетанием температурного и влажностного режима (влажные и холодные; сухие и жаркие). Выявлено, что во влажный холодный год прирост ветвей в толщину был больше у сорта яблони Краса Севера, созданного в Екатеринбурге и имеющего лучшие генетико-физио-логические системы холодостойкости, а в сухой жаркий год - у южного сорта Бахорн (Узбекистан). Поскольку такие компонентные признаки, вносящие вклад в повышение засухоустойчивости, как опушение листьев и толщина кутикулы, в принципе не могут участвовать в повышении холодостойкости, значит, смена рангов по толщине годичного прироста древесины говорит о смене набора компонентных признаков адаптивности и наборов продуктов генов, детерминирующих эти признаки, при изменении лим-фактора среды. Таким образом, посредством выбора контрастных по лим-факторам лет и подбора разных по происхождению и адаптивности сортов удалось обнаружить факты, которые были предсказаны гипотезой о природе явления «взаимодействие генотип-среда».
Бесплатно
К.С. Мережковский и происхождение эукариотической клетки: 111 лет теории симбиогенеза
Статья научная
Теория симбиогенеза, предложенная 111 лет назад К.С. Мережковским, постулировала возникновение растений посредством интеграции фототрофных микроорганизмов в клетки гетеротрофных хозяев. К настоящему времени стало очевидным, что эта теория может быть использована для описания чрезвычайно широкого круга эволюционных процессов, происходящих в системах кооперативной адаптации. Нами предложено новое определение симбиогенеза как многоэтапного процесса преобразования надвидового комплекса в целостный организм (холобионт), основанного на формировании партнерами единой системы наследственности. Эта система возникает при переходе взаимодействующих организмов от факультативного к облигатному симбиозу и эволюционирует от состояния функциональной целостности, основанной на сигнальных взаимодействиях партнеров (симбиогеном), к структурной целостности, основанной на их обмене генами (хологеном). Связь предложенного подхода с исходной теорией К.С. Мережковского показана на материале статьи «Природа и происхождение хроматофоров в царстве растений» (C. Mereschkowsky. 1905. Über Natur und Ursprung der Chromatophoren im Pflanzenreiche. Biologisches Centralblatt. 25: 593-604). Нами проанализировано соотношение традиционной аргументации симбиогенеза (генетическая непрерывность органелл, основанная на их вертикальной передаче при размножении хозяев) с его современной аргументацией, которую использует предложенная Л. Маргулис теория серийных эндосимбиозов (ТСЭ): а) наличие в органеллах рудиментарных геномов; б) филогенетическое родство органелл со свободноживущими и симбиотическими микроорганизмами; в) идентификация переходных форм, связывающих свободноживущие бактерии и органеллы. Современные версии ТСЭ предполагают, что внедрение аэробных α-протеобактерий в анаэробные археи привело к возникновению эукариот, которые далее эволюционировали посредством рекрутирования в структуру клетки дополнительных эндосимбионтов, включая фототрофные цианобактерии и вирусы. Формами архей, близкими к общему предку эукариот, являются недавно открытые хемотрофные локиархеоты ( Lokiarchaeota ), клетки которых обладают рядом эукариотических черт, включая актиновый цитоскелет и способность к эндоцитозу. Убедительные доказательства в пользу ТСЭ получены при изучении цианелл (фототрофные симбионты простейших, совмещающие свойства свободноживущих цианобактерий и пластид), а также эндоцитобионтов насекомых с глубоко редуцированными геномами (менее 200 т.п.н.), которые, в отличие от митохондрий и пластид, сохранили способность самостоятельно осуществлять основные матричные процессы - репликацию, транскрипцию, трансляцию. Одно из интригующих направлений развития ТСЭ - анализ возникновения ядра и хромосом, которое может быть связано с внедрением сложно организованных «гигантских» ДНК-содержащих вирусов в анцестральные клеточные формы, обладавшие РНК-геномами (гипотеза вирусного эукариогенеза).
Бесплатно
Статья научная
Культура пыльников - один из эффективных методов создания чистых линий за короткое время. С его помощью можно ускорить процесс получения F1 гибридов момордики ( Momordica charantia L., сем. Cucurbitaceae ) - экономически важной сельскохозяйственной культуры, которую возделывают в тропических и субтропических странах Южной Америки, Азии и Африки. Достаточно эффективная технология культивирования пыльников момордики пока что не разработана. В настоящем исследовании мы показали, что размер бутонов достоверно (p ≤ 0,05) влияет на способность формирования каллусов момордики. Выявлено, что частота каллусообразования, морфология каллусов и время начала их формирования в культуре пыльников in vitro существенно зависят от состава и концентрации регуляторов роста в питательной среде. Кроме того, впервые исследована динамика каллусообразования в процессе культирования пыльников момордики. Целью работы было изучение влияния стадии развития микроспор и состава питательных среды на способность каллусообразования в культуре пыльников in vitro...
Бесплатно
