Статьи журнала - Сельскохозяйственная биология
Все статьи: 1718
Микротезаурус по генетике и селекции сельскохозяйственных растений и животных
Статья научная
Рассмотрены вопросы обработки научной терминологии по генетике и селекции для включения в микротезаурус в Центральной научной сельскохозяйственной библиотеке на основе анализа международных классификаций, тезаурусов зарубежных баз данных и отечественной базы данных «АГРОС». Подчеркивается связь микротезауруса с политематическим тезаурусом по сельскому хозяйству и продовольствию. Представлена технология создания микротезауруса: отбора и обработки лексики, формирования словарной статьи
Бесплатно
Статья научная
Использование новых белковых кормовых добавок животного происхождения вместо дорогостоящей рыбной муки - актуальное направление исследований в современном промышленном птицеводстве. Разработаны новые кормовые добавки из вторичного сырья, которое возникает при убое и переработке птицы. В настоящей работе мы впервые провели сравнительный анализ бактериального сообщества содержимого слепых отростков кишечника у цыплят-брой-леров (Gallus gallus L.) кросса Ross 308 при включении в рацион белковых кормовых добавок из кератин- и коллагенсодержащего сырья, полученных методом кратковременного высокотемпературного гидролиза в тонком слое. Показана возможность использования новых кормовых добавок для повышения продуктивности и качества мяса цыплят-бройлеров. Нашей целью была оценка влияния белковых кормовых добавок из кератин- и коллагенсодержащего сырья, полученных методом кратковременного высокотемпературного гидролиза в тонком слое, на микрофлору желудочно-кишечного тракта и продуктивность цыплят-бройлеров...
Бесплатно
Статья научная
Известно, что пробиотические и пребиотические препараты улучшают функционирование кишечника и нормализуют процессы переваривания корма у животных. Колонизация желудочно-кишечного тракта полезной микрофлорой способствует снижению отрицательного влияния патогенных или условно-патогенных микроорганизмов, поддержанию оптимальной кислотности среды, профилактике дисбиоза, стимуляции факторов местного и общего иммунитета. Однако биологические механизмы реализации подобных свойств этих препаратов все еще окончательно не выяснены. Мы оценили воздействие двух российских препаратов - многофункциональной кормовой добавки комплексного действия Профорт® (ООО «Биотроф», Россия), сочетающей качества фермента и пробиотика, и пребиотика Ветелакт («НВЦ Агроветзащита», Россия) на количественный и качественный состав микробиоты кишечника у яичных кур, впервые сопоставив их эффекты с экспрессией генов b-дефензина 9 ( AvBD9 ), интерлейкина 8 ( IL8 ), галлинацина-10 ( Gal-10 ) и проэнкефалина ( PENK ), которые связаны с защитными системами организма. В опытах использовали три группы кур (по 20 гол.) кросса Ломанн белый ЛСЛ (Lohmann LSL) с интенсивностью яйцекладки в возрасте 25 нед не менее 95 % (условия вивария, 2019 год). Кормление птицы осуществляли комбикормом, составленным с учетом требований паспорта на кросс. Введение в рацион опытных групп указанных биологически активных добавок проводили ежедневно в течение 28 сут. Ежесуточно учитывали яйценоскость, еженедельно рассчитывали интенсивность яйцекладки, определяли массу яиц и живую массу птицы. После окончания опыта при помощи NGS секвенирования был определен состав микробиоты слепых отростков кишечника и проведена оценка экспрессии генов b-дефензина 9 ( AvBD9 ), интерлейкина 8 ( IL8 ), галлинацина-10 ( Gal-10 ) и проэнкефалина ( PENK ). Известно, что b-дефензин 9 и галлинацин-10 относятся к семейству эндогенных пептидов, которые представляют собой важный элемент системы врожденного иммунитета и связующее звено между врожденным (неспецифическим) и приобретенным (адаптивным, специфическим) иммунитетом, проэнкефалин - один из шести опиоидных пептидов, которые регулируют передачу сигналов между клетками и влияют на многие биологические процессы у позвоночных, включая развитие, рост и размножение, а интерлейкин 8 - один из основных провоспалительных хемокинов, образуемый макрофагами, эпителиальными и эндотелиальными клетками, который также играет важную роль в системе врожденного иммунитета. Экспериментально установлено, что наибольшие показатели яичной продуктивности (на 3,33 % выше контроля, р 0,05), при этом живая масса кур превышала контроль на 0,9 % (р > 0,05). Скармливание пребиотика способствовало увеличению общего числа микроорганизмов в содержимом кишечника до 7,625±0,74 lg КОЕ/г (микробное число в контроле составляло 7,598±1,01 lg КОЕ/г), тогда как пробиотик снижал количество микроорганизмов до 7,565±0,56 lg КОЕ/г (р > 0,05). При этом обе кормовые добавки способствовали увеличению числа бифидо- и целлюлозолитических бактерий в кишечнике и снижали общее количество патогенной и нежелательной микрофлоры на 25-50 %. Уменьшение в составе микробиоты доли патогенных и нежелательных микроорганизмов закономерно снижало потребность организма в факторах неспецифической защиты и провоспалительных цитокинах. У получавших кормовые добавки птиц экспрессия гена b-дефензина 9 была ниже в 3,3-5,0 раза, гена интерлейкина 8 - на 8-36 % по сравнению c контролем. Наряду со снижением экспрессии генов b-дефензина 9 и интерлейкина 8 было установлено повышение экспрессии гена галлинацина-10 в 1,48-1,55 раза и проэнкефалина в 1,11-1,91 раза, что, вероятно, связано с усилением защитных функций организма. Избирательное влияние пробиотика и пребиотика на репродукцию различных видов бактерий в кишечнике, подтвержденное экспрессией генов, связанных с иммунитетом, обосновывает перспективность применения изученных препаратов для повышения резистентности организма птицы и оптимизации функций иммунной системы без ущерба для продуктивности.
Бесплатно
Статья научная
В опытах на цыплятах-бройлерах кросса Кобб 500 изучали влияние разных доз пробно-тика микроцикола на численность и состав микрофлоры кишечника (бифидобактерии, лактоба-циллы, кишечная палочка, сальмонеллы, энтерококки, дрожжи рода Candida, бактерии рода Proteus) и иммунный статус птицы. Определяли концентрацию гемоглобина в крови, число имму-ноцитов в лимфоидных образованиях кишечника, тимуса, селезенки и бурсы. Сравнивали действие пробиотика при выпаивании и скармливании с сухим комбикормом. Оценивали рост и сохранность птицы, получавшей пробиотик.
Бесплатно
Минеральные элементы в составе молока коров - мини-обзор
Статья научная
Молоко коров - секрет железы, синтетическая способность которой чрезвычайно высока на пике лактации. Коровье молоко считается общепризнанным источником Ca, K, Mg, Na, P, Se, Zn в питании человека (Š. Zamberlin, 2012). Всего в нем обнаружено порядка 50 минеральных элементов (A.V. Skalny, 2019). С учетом того, что дефицит микро- и макроэлементов приобретает глобальный характер (R.L. Bailey, 2015; A.V. Skalny, 2019), интерес к оценке потенциала молока в решении этой проблемы повышается (M.L. Astolfi, 2020). Молоко - единственный источник нутриентов для новорожденных телят, при этом состав и пропорции компонентов молока оптимальны для их усвоения, что обеспечивает успешное выживание вида. Количество и структурная композиция макро- и микроэлементов молока комплементарны активному анаболизму и развитию скелетно-мышечной системы, в частности костяка молодняка. Цель нашего обзора - провести комплексный анализ данных по содержанию микро- и макроэлементов в молоке во взаимосвязи с их биологической ролью в организме коров. Сравнительный анализ накопленных данных демонстрирует достаточно широкий количественный диапазон для минеральных элементов в молоке. Так, содержание Zn может колебаться от 3,09 до 6,48 мг/кг, Cu - от 0,83 до 1,73 мг/кг (S.M. Zain, 2016; S. Kinal, 2007). Среди главных причин этого выделяют алиментарный фактор (A. Costa, 2021), тесно связанный с естественным распределением микро- и макроэлементов в земной коре (S.M. Zain, 2016), и синергические и антагонистические взаимодействия элементов при их усвоении (N. Bortey-Sam, 2015; A.V. Skalny, 2019). Например, избыток калия и кальция снижает усвоение магния и фосфора (A.V. Skalny, 2019), а нарушение всасывания Ca наблюдается при дефиците витамина D (W.P. Weiss, 2017). Отметим и изменчивое поступление минеральных элементов в молоко, связанное с периодом лактации, сезоном года (S.M. O’Kane, 2018; Е.С. Кандинская, 2019), типом содержания и кормления (В.С. Козырь, 2015; I. Orjales, 2018). Результаты количественного анализа методом масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой показали, что содержание йода и селена в молоке выше значений, приведенных в существующих базах данных о составе пищевых продуктов (S.M. O’Kane, 2018). Таким образом, при выборе молока в качестве источника минеральных элементов для компенсации их дефицита в рационе человека можно использовать созданные ранее базы лишь в части подтвержденных сведений. Вновь формируемые базы данных должны быть более доступными для потребителя. Кроме того, активное развитие и внедрение в практику молекулярных методов исследования позволяет проводить идентификацию целевых генов и белков в качестве маркеров для оценки содержания макро- и микроэлементов (W.P. Weiss, 2017; A. Costa, 2021). Однако пока успехи здесь слабые. Тем не менее точный элементный анализ молока необходим как для подтверждения его безопасности в отношении токсичных макро- и микроэлементов, так и для решения проблемы дефицита макро- и микроэлементов в питании человека.
Бесплатно
Статья научная
Кормовые добавки могут изменять минеральный статус сельскохозяйственной птицы. Например, пищевые волокна долгое время относили к антипитательным факторам, так как считалось, что они снижают усвояемость питательных веществ и неблагоприятно сказываются на потреблении корма. Однако позднее было доказано положительное влияние пищевых волокон на переваривание корма, ферментацию и процессы всасывания у домашней птицы. В настоящей работе впервые продемонстрировано снижение накопления токсичных микроэлементов и изменение в микробном сообществе слепого отдела кишечника у цыплят-бройлеров при добавлении в корм микрокристаллической целлюлозы, лактулозы и хитозана. Цель исследования - изучить влияние пищевых волокон на минеральный обмен и микробиоценоз слепого отдела кишечника у цыплят-бройлеров, содержащихся на полусинтетической диете. Эксперименты на цыплятах-бройлерах (Gallus gallus L.) кросса Arbor Acres были проведены в условиях вивария ФНЦ БСТ РАН. Отобрали 150 цыплят-бройлеров в возрасте 1 нед, которых разделили на 5 групп ( n = 30) методом пар-аналогов. Продолжительность эксперимента составила 35 сут, подготовительного и учетного периодов - соответственно 7 и 28 сут. В течение учетного периода первая контрольная группа (К1) находилась на полусинтетическом рационе (ПР), вторая контрольная (К2) - на ПР, дефицитном по микроэлементам (ПДР), I опытная группа получала ПДР c дополнительным введением микрокристаллической целлюлозы (Е460) в дозе 0,25 г/кг корма, II опытная - ПДР с лактулозой в дозе 1 г/кг корма, III опытная - ПДР с пищевым хитозаном в дозе 0,5 г/кг корма. Анализ элементного состава кормов и биосубстратов бройлеров включал определение 25 химических элементов: Ca, Cu, Fe, Li, Mg, Mn, Ni, As, Cr, K, Na, P, Zn, I, V, Co, Se, Ti, Al, Be, Cd, Pb, Hg, Sn, Sr. Исследование элементного состава кормов и биоматериалов проводили атомно-эмиссионным и масс-спектральным методами. Микробное биоразнообразие слепого отдела кишечника птицы оценивали на 42-е сут. NGS-секвенирование выполняли на платформе MiSeq («Illumina, Inc.», США). Включение пищевых волокон в состав полусинтетических рационов привело в I опытной группе к статистически значимому увеличению содержания кальция на 23,4 % (р ≤ 0,05) относительно К2, в III опытной группе - к снижению показателя в 1,50 раза (р ≤ 0,05) в сравнении с К1 и на 26,3 % (р ≤ 0,05) относительно К2. Введение хитозана в полусинтетический рацион, дефицитный по микроэлементам, способствовало увеличению содержания лития в 1,70 раза (р ≤ 0,05) относительно К1. Концентрация марганца и кобальта достоверно (р ≤ 0,05) снижалась во всех опытных группах относительно К1. В I группе наблюдали повышение количества селена в 2,35 раза (р ≤ 0,05) в сравнении с К1, а также его снижение (р ≤ 0,05) в 1,74 раза по сравнению с К2. В этой же группе выявили увеличение количества йода в 1,74 и 1,50 раза (р ≤ 0,05) относительно обеих контрольных групп. Во II и III опытных группах мы отмечали снижение накопления селена в 4,64 и 4,55 раза (р ≤ 0,05) по сравнению с К2. Концентрация мышьяка во II группе превысила К1 в 1,63 раза (р ≤ 0,05), а в III группе его концентрация, напротив, снизилась в 1,58 и 2,00 раза (р ≤ 0,05) по отношению к К1 и К2. Добавление пищевых волокон способствовало активному выведению токсичных элементов. Содержание стронция в I и в III опытных группах снизилось соответственно на 25,7 и 45,9 % (р ≤ 0,05) относительно К1 и на 22,2 и 43,4 % (р ≤ 0,05) по сравнению с К2. Выполненное нами определение микробного профиля содержимого слепой кишки бройлеров показало, что в I группе численность Rikenellaceae увеличилась в 6,3 и 6,8 раза, Lachnospiraceae - в 12,0 и 4,9 раза, Ruminococcaceae - в 2,1 раза и 3,9 раза по сравнению соответственно с К1 и К2. Во II группе отмечали снижение содержания Lactobicallaceae в 6 раз, численность Rikenellaceae увеличилась в 6,20 раза, Lachnospiraceae - в 9,57 раза, Ruminococcaceae - в 3,10 раза относительно К1. В III группе произошло снижение содержания Lactobicallaceae в 13,30 и 1,55 раза по сравнению с К1 и К2. Численность Rikenellaceae увеличилась в 5,5 раза, Lachnospiraceae - в 11,8 раза, Ruminococcaceae - в 3,5 раза по сравнению с К1. Таким образом, введение пищевых волокон в полусинтетический рацион цыплят-бройлеров кросса Arbor Acres приводило к снижению содержания макроэлементов в организме, элиминации токсичных элементов, увеличению численности таксонов Rikenellaceae и Lachnospiraceae с одновременным снижением численности Lactobacillaceae в кишечнике.
Бесплатно
Млекопитающие и птицы - сельскохозяйственные вредители: глобальная ситуация
Статья научная
На земном шаре описаны приблизительно 70 тыс. видов вредителей, повреждающих сельскохозяйственные культуры. В мире потери продукции от сельскохозяйственных вредителей, по одним данным, составляют 33 % (Д. Гейнрих с соавт., 2003), по другим - достигают 40 % (D. Pimentel с соавт., 1999) и оцениваются в 244 млрд долларов в год (D. Pimentel с соавт., 1997). Несмотря на то, что последствия поражения болезнями и насекомыми-вредителями для растениеводства и кормопроизводства обсуждаются чаще, финансовый ущерб, причиняемый млекопитающими и птицами, весьма значителен. Он существенно превосходит убытки, наносимые нематодами, клещами и слизнями, хотя гораздо меньше причиняемого вредными насекомыми. В целом следует отметить, что величина ущерба от млекопитающих и птиц как сельскохозяйственных вредителей постепенно снижается, оставаясь, однако, все еще высокой. Причины этого заключаются как в применении современных научно-конструкторских разработок (новые технологии уборки урожая, методы борьбы с вредителями и т.д.), так и в снижении численности популяций диких животных вследствие уменьшения их ареала и ухудшения условий местообитания. В качестве приоритетной группы животных - вредителей сельского хозяйства охарактеризованы грызуны, описано их воздействие на состояние таких отраслей, как производство зерна, кормовых трав и силосных культур, а также на овощеводство, бахчеводство и плодоводство. Так, ущерб производству зерна в Калифорнии только от калифорнийского суслика ( Spermophilus beecheyi ) составляет от 8 до 12 млн долларов в год (S.A. Shwiff с соавт., 2009). Приведены методы борьбы с грызунами. Описаны другие виды млекопитающих, наиболее значимые с точки зрения их вредоносности. Приведена информация по их составу в ряде регионов мира. В США к ним относятся олени, еноты, койоты, в лесной зоне умеренного пояса - кабан, медведь, некоторые копытные. Указаны цифры экономического ущерба от крупных млекопитающих в некоторых странах. Рассмотрено воздействие растительноядных и всеядных видов птиц на производство зерна, садоводство, овощеводство, семеноводство, а также в связи с программами селекции новых сортов. Например, в Австралии, где известно более 60 видов птиц, вредящих садовым культурам, ежегодные убытки только для садоводства составляют 300 млн американских долларов (Ю.М. Маркин, 2008). Перечислены наиболее вредные в глобальном масштабе виды птиц, приведены цифры финансовых убытков от них для ряда стран.
Бесплатно
Многолинейные сорта перца сладкого и особенности их семеноводства
Статья научная
Рассматриваются особенности одно- и многолинейных сортов перца сладкого. Описаны хозяйственно ценные признаки многолинейных сортов перца сладкого селекции ВНИИССОК. Представлены результаты экологических испытаний этих сортов. Обсуждается возможность репродукции семян тепличных сортов перца сладкого не только в защищенном, но и в открытом грунте.
Бесплатно
Статья научная
Уменьшение скорости роста в ответ на действие многих неблагоприятных факторов среды, в частности УФ-В радиацию, представляет собой защитный механизм, с помощью которого растения минимизируют отрицательное действие возникших повреждений, что может быть связано с сокращением числа клеточных делений. При адаптации к действию УФ-В радиации указанный механизм, по-видимому, реализуется у злаковых растений, обладающих интеркалярным ростом листа, меристематическая зона которого защищена влагалищем. Мы сравнивали динамику роста 1-го листа у ячменя (Hordeum vulgare L.) сортов Фукумуги, Белогорский и пшеницы (Triticum aestivum L.) сорта Ленинградка при выращивании в светоустановках, а также в полевых условиях с моделированием повышенных значений УФ-В радиации (l = 280-320 нм), проведя экспериментальную оценку параметров для различных вариантов моделей роста при стрессе на ранних этапах онтогенеза. Это позволило обосновать методику математического моделирования линейного роста растений в суточном масштабе времени в условиях окислительного стресса, вызванного действием УФ-В радиации. Точность оценки торможения линейного роста при применении разработанных моделей составила ±5-6 мм. При этом наилучшие результаты дают динамические варианты моделей, точность которых на 20-25 % выше, чем у статической модели. С помощью предлагаемых моделей может быть описано торможение линейного и/или массово-объемного роста в зависимости от интенсивности и дозы действующего стрессора. Показатели качества идентификации и точности прогнозирования позволяют предположить, что разработанный метод также применим для моделирования линейного роста растений при действии других абиотических факторов, вызывающих окислительный стресс, а также их сочетаний.
Бесплатно
Статья научная
Вегетативное размножение лучших сортов плодовых культур прививкой на клоновые подвои обеспечивает однородность деревьев, раннее наступление плодоношения, позволяет создавать уплотненные насаждения. С целью выявления подвоя, обеспечивающего максимальную урожайность привитого на нем сорта, проводятся дорогостоящие, длящиеся десятки лет испытания большого числа сортоподвойных комбинаций. В многочисленных публикациях сообщались в основном результаты такого эмпирического подбора. Поэтому до сих пор нет ни теории, ни методов прогноза урожайности для привитых деревьев по показателям привоев и подвоев. Повысить эффективность таких поисков и снизить затраты средств и времени на их проведение можно лишь на основе теоретических разработок принципов прогнозирования признаков у привитых деревьев по характеристикам привоев и подвоев. Исследования авторов статьи направлены на выяснение особенностей использования принципов и математических моделей биометрической генетики для познания связей в системе прививочные компоненты-привитое растение. Реализация этой программы была начата с изучения возможностей применения формул для вычисления комбинационной способности привоев и подвоев как меры их влияния на количественные признаки получаемых комбинаций. Экспериментальным материалом служили результаты испытания 28 комбинаций (4 сорта яблони - Джонатан, Голден Делишес, Айдаред и Корей на 7 подвоях - 1-48-1, 1-47-55, 1-48-46, М2, М3, М4 и М7) по урожайности, усредненные за 21 год плодоношения. Установлено, что генотипы привоев различаются как по урожайности, усредненной по всем подвоям, так и по степени зависимости этого признака от конкретных подвоев, а подвои неодинаково дифференцируют привои по фенотипическому проявлению урожайности. Широко используемые метод и математические модели оценки комбинационной способности у родительских линий F 1 гибридов можно с успехом применять для определения участия общей и специфической комбинационной способности генотипов привоев и подвоев во влиянии на урожайность привитых деревьев. Основанием служит тот факт, что в структуре вариации комбинационной способности прививочных компонентов преобладает доля общей комбинационной способности, которая (по аналогии с родительскими формами гибридов) представляет собой функцию аддитивных генов. Вычисления на основе формул биометрической генетики показали, что общая комбинационная способность прививочных компонентов в 6,4 раза больше их специфической комбинационной способности. Это обусловило высокую эффективность прогнозов по урожайности привитых деревьев на основании общей комбинационной способности привоев и подвоев (отмечен высокий коэффициент корреляции между фактическими и прогнозируемыми оценками урожайности - r = 0,930). Тесная корреляция между прогнозируемыми по общей комбинационной способности и фактическими оценками урожайности привойно-подвойных комбинаций свидетельствует о высокой степени интегрированности свойств прививочных компонентов в определении количественных признаков привитого дерева. Предварительный анализ выявил возможность еще большего повышения точности таких прогнозов за счет вычленения из дисперсий оценок специфической комбинационной способности линейного компонента.
Бесплатно
Моделирование in vitro защитных иммунных механизмов при африканской чуме свиней
Статья научная
Свиньи, выжившие после инфицирования вирусом африканской чумы свиней (АЧС), устойчивы к повторному заражению гомологичными по сероиммунотиповой принадлежности вирулентными изолятами, что свидетельствует о формировании иммунологической защиты. Однако вопросы о протективной значимости различных механизмов иммунитета при африканской чуме свиней до сих пор остаются дискуссионными. В работе представлены результаты определения роли клеточного и гуморального звеньев иммунитета в ограничении репродукции вируса АЧС. В качестве моделей реализуемых вирус-специфических реакций in vivo использованы культуры лейкоцитов периферической крови, полученные от интактных и привитых свиней. Максимальное накопление вируса АЧС зарегистрировано в культуральных системах, в состав которых входили адгезированные клетки от интактного или иммунизированного подсвинка, а также неприкрепившиеся клетки белой крови и сыворотка от интактного животного. Замена неприкрепившихся клеток от интактного подсвинка на аналогичные от иммунизированного приводила к достоверному снижению накопления вируса АЧС. В присутствии А-клеток интактного или иммунизированного подсвинка, неприкрепившихся клеток от интактного и сыворотки от иммунизированного животного накопление вируса АЧС ограничивалось сильнее, а в том же варианте, но с неприкрепившимися клетками от иммунизированной особи, — в наибольшей степени. Установлено, что механизмы защиты, в реализации которых участвуют цитотоксические Т-лимфоциты и антителоопосредованные противоклеточные эффекторы, действуют интегрированно, что позволяет предположить их направленность против различных эпитопов.
Бесплатно
Моделирование систем созревания ооцитов свиней in vitro
Статья научная
На основе исследования роли структурных элементов фолликулов свиней в формировании зрелой яйцеклетки и превентивной оценки функционального статуса ооцита (ВСВ-тест) разработана система экстракорпорального дозревания свиных ооцитов, завершивших фазу роста in vivo или in vitro, которая позволяет получать до 45 % эмбрионов на стадиях поздней морулы и бластоцисты.
Бесплатно
Статья научная
В настоящее время одним из важных инструментов увеличения производства растениеводческой продукции становится внедрение систем точного земледелия. Как обязательный элемент таких систем в последние годы с успехом применяется управление продукционным процессом на основе моделирования отзывчивости вегетативной массы на изменение действующих условий. В отечественной и зарубежной литературе приведено немало примеров разработки математически моделей роста и развития растений с учетом влияния внешних факторов. Показано, что использование прогностических моделей позволяет своевременно реагировать на изменение условий вегетации и оперативно принимать оптимальные решения по проведению агрономических мероприятий. В настоящей работе впервые установлена зависимость между разностью (аномалией) среднегодовых и текущих сезонных показателей нормализованного вегетационного индекса NDVI и процессом роста и развития растений при влиянии действующих условий. Показано, что использование среднего значения наибольших показателей NDVI (normalized difference vegetation index) вегетационного периода культуры в качестве математического ожидания функции Гаусса-Лапласа для выравнивания зашумленных временных рядов вполне удовлетворяет условиям адекватности их аппроксимации. Получены математические модели влияния фотосинтетических, метеорологических и почвенно-климатических факторов на аномалии NDVI в конкретную фазу развития растений. Наша цель заключалась в получении прогностических моделей состояния процесса вегетации зерновых культур при влиянии действующих условий на основе сравнения среднемноголетних показателей вегетационного индекса NDVI с его текущими сезонными значениями. Исследования проводили на полях научно-образовательного производственного центра «Интеграция» ФГБОУ ВО Орловский ГАУ (Орловская обл.). Посевы озимой пшеницы ( Triticum aestivum L.) сорта Московская 39 занимали площадь 48,1 га, ярового ячменя ( Hordeum vulgare L. sensu lato) сорта Раушан - 17,4 га. Данные по значениям NDVI получали на геопортале «КосмосАгро», а также с применением беспилотного летательного аппарата Агрофлай Квадро 4/17 («Agrofly International», Россия). Компенсация зашумленности данных выполнялась посредством аппроксимации временных рядов функцией Гаусса-Лапласа. Адекватность регрессионных моделей аппроксимации временных рядов NDVI оценивали с помощью F -критерия Фишера и средней ошибки коэффициента аппроксимации; точность прогностических моделей подтверждалась показателем средней абсолютной ошибки Mean Absolute Percentage Error. В результате были получены временные ряды среднего индекса NDVI для изучаемых культур по данным многолетних наблюдений и рассчитаны текущие значения NDVI вегетационного сезона 2021 года. Установлен близкий к нормальному характер распределения временных рядов вегетационного индекса. Определены максимальные (пиковые) значения NDVI, составляющие 0,71 для озимой пшеницы и 0,54 - для ярового ячменя и приходящиеся на июнь, независимо от культуры. Цели выравнивания зашумленных временных рядов NDVI сельскохозяйственных культур в период вегетации наиболее полно удовлетворяет ассиметричная функция Гаусса-Лапласа, где в качестве математического ожидания применено среднее значение наибольших показателей NDVI вегетационного периода культуры. На основе показателя аномалий NDVI получены математические модели, описывающие влияние фотосинтетических, метеорологических и почвенно-климатических факторов на состояние культур в период конкретной фенофазы. Средняя абсолютная ошибка предложенных моделей составляла 9,23 для ярового ячменя, 5,68 - для озимой пшеницы. Таким образом, предлагаемая характеристика DNDVI может быть использована в качестве независимой переменной (критерия оптимизации) в факторных моделях прогнозирования динамики вегетационного процесса.
Бесплатно
Модельная оценка пространственного распределения устьичной проводимости у кормовых трав
Статья научная
Устьичная проводимость (УП) - важный регулятор углеродного и водного обмена растений. Ее расчет используется в моделях фотосинтез-транспирация, а также для оценки роста и развития растений в экосистемах. Если рассматривать посев как «большой лист», то с учетом устойчивости приземного слоя воздуха УП определяется факторами окружающей среды. Внешние условия не только регулируют степень открытости устьиц, но и непосредственно влияют на транспирацию. Нами апробирована предложенная J.M. Blonquist с соавт. (2009) модель оценки УП на основе радиометрических показателей (температура растительного покрова, скрытый и явный потоки тепла как составляющие энергетического баланса посевов) и впервые показана ее применимость при использовании автоматизированных наземных измерений с помощью разработанного агрометеорологического комплекса в сочетании с дистанционным зондированием. Наблюдения проводили 15 и 31 мая 2016 года на поле с кормовыми травами (пос. Бугры, Ленинградская обл., географические координаты соответственно 60°5¢6²N, 30°25¢27²E и 60°5¢16²N, 30°24¢32²E). Входные агрометеорологические параметры (температура и влажность воздуха, атмосферное давление, скорость ветрового потока, радиометрическая температура и радиационный баланс растительного покрова) фиксировали с помощью автоматизированного мобильного полевого агрометеорологического комплекса АМПАК (Агрофизический научно-исследовательский институт) с интервалом 90 с. Наземные измерения выполняли синхронно с дистанционным зондированием со спутника LandSat-8 (США; данные с LandSat-8 размещаются в свободном доступе на портале Геологической службы США - U.S. Geological Survey, https://www.usgs.gov/). Спутник оснащен целевой аппаратурой: OLI (Operational Land Imager), получает изображения в видимом (5 каналов) и ближнем инфракрасном (4 канала) диапазонах, TIRS (Thermal InfraRed Sensor) - в дальнем инфракрасном (тепловом) диапазоне (2 канала). Атмосферную коррекцию спутниковых снимков выполняли с помощью модели с открытым исходным кодом 6S (Second simulation of the satellite signal in the solar spectrum), разработанной группой исследователей из разных стран. Для расчета в ней используются данные об аэрозольной оптической толщине атмосферы для l = 550 нм (доступны в системе MODIS) и глобальная цифровая модель рельефа ASTER GDEM (доступна на портале Геологической службы США). Составляющие энергетического баланса (радиационный баланс, поток тепла в почву, скрытый и явный потоки тепла) вычисляли по модели SEBAL (Surface Energy Balance Algorithm for Land) (W.G.M. Bastiaanssen, 1998). При обработке спутниковых снимков проводили расчеты для значения пикселей с NDVI (Normalized Difference Vegetation Index) > 0,7, что интерпретируется как густая растительность с сомкнутым покровом. Построенные тематические карты радиационного баланса, скрытого и явного потоков тепла использовали для оценки УП. В результате исследований получены тематические карты пространственного распределения устьичной проводимости в экосистеме (поле с кормовыми травами) в зависимости от температуры поверхности растительного покрова и составляющих теплового баланса с учетом стратификации приземного слоя воздуха
Бесплатно
Модификация метода определения бактерицидной активности крови сельскохозяйственных животных
Статья обзорная
Модифицировали метод О.В. Бухарина, В.Л. Созыкина для определения бактерицидной активности крови сельскохозяйственных животных. Оптимизировали условия постановки метода для разных видов сельскохозяйственных животных с целью наиболее полной оценки степени резистентности животных
Бесплатно
Статья научная
Одно из направлений в биологической борьбе с вредными организмами - использование бактерий рода Bacillus , в том числе энтомопатогенных штаммов Bacillus thuringiensis . Для производства препаратов на основе B. thuringiensis разработаны питательные среды, в состав которых входят натуральные органические компоненты. В настоящей работе впервые подобрана и модифицирована оптимальная полусинтетическая среда MMBt, позволяющая улучшить технологический процесс, который обеспечивает получение эффективных и технологичных биопрепаратов на основе различных сероваров Bacillus thuringiensis . Цель работы - поиск оптимальных сред для получения эффективных и технологичных в производстве и применении биопрепаратов на основе Bacillus thuringiensis . Объектами исследования служили культуры B. thuringiensis var. thuringiensis 800/15 (BtH1 800/15) и B. thuringiensis var. darmstadiensis 25 (BtH10 25). Состав сред для культивирования был следующим: среда ССY - 0,5 мМ MgCl2Ł6H2O, 0,01 мМ MnCl2Ł4H2O, 0,05 мМ FeCl3Ł6H2O, 0,05 мМ ZnCl2, 0,2 мМ CaCl2Ł6H2O, 13 мМ KH2PO4, 26 мМ K2HPO4, 20 мг/л глутамина, 1 г/л гидролизата казеина, 0,4 г/л дрожжевого экстракта, 0,6 г/л глицерола; среда MВt - 7 г/л гидролизата казеина, 6,8 г/л KH2PO4, 0,12 г/л MgSO4Ł7H2O, 0,0022 г/л MnSO4Ł4H2O, 0,014 г/л ZnSO4Ł7H2O, 0,02 г/л Fe2(SO4)3, 0,18 г/л CaCl2Ł4H2O; среда LВ - 10 г/л триптона, 5 г/л дрожжевого экстракта, 10 г/л NaCl; модифицированная полусинтетическая среда MMBt (modified MBt) - 7 г/л гидролизата казеина, 6,8 г/л KH2PO4, 0,12 г/л MgSO4Ł7H2O, 0,0022 г/л MnSO4Ł4H2O, 0,014 г/л ZnSO4Ł7H2O, 0,02 г/л Fe2(SO4)3, 0,18 г/л CaCl2Ł4H2O (25) + глюкоза (1,0 %) и цитрат Na (2 г/л). Эталоном служили дрожже-полисахаридные среды (ДПС) для BtH1 и BtH10. Штаммы Bt культивировали в колбах Эрленмейера объемом 750 мл, заполненных 40-50 мл среды, на качалке при 220 об/мин и температуре 29 °C в течение 48-72 ч до созревания культуры, сопровождающегося образованием спор и кристаллического эндотоксина. На основе штаммов ВtH1 800/15 и ВtH10 25 были получены партии жидких препаратов, эффективность которых оценивали в 2020 и 2021 годах на картофеле ( Solanum tuberosum L.) сорта Янтарь на Дальнем Востоке (Приморский край, Уссурийский р-н) против Henoseplachna vigintioctomaculata Motsch и на картофеле сорта Емеля в Тамбовской области против Leptinotarsa decemleniata Say. В опытах использовали жидкие препараты, полученные на ДПС и MMBt. В контроле обработки не проводили, химическим эталоном против колорадского жука служил препарат Борей (АО «Август», Россия; норма расхода 0,1 л/га). Учеты проводили на 5-е, 10-е и 15-е сут после обработки. Нормы применения жидких препаратов против колорадского жука - 20 л/га; против картофельной коровки - 15 и 20 л/га. Биологическую эффективность препаратов рассчитывали по формуле W.S. Abbot. Антифунгальную активность препарата ВtH10 25, полученного на MMBt и ДПС, определяли методом агаровых блоков in vitro в чашках Петри. В контроле использовали среду без добавления препаратов. Тест-культурами служили грибы Botrytis cinerea Pers. (штамм С-5) и Bipolaris sorokiniana (Sacc.) Shoemaker (штамм С-20). Ингибирующую активность рассчитывали по формуле W.S. Abbot. Культивирование штаммов BtH1 800/15 и BtH10 25 на разных питательных средах показало, что на полусинтетических средах MВt и LВ титры КОЕ были в 2 раза ниже, чем на ДПС, а на среде ССY - в 10 раз ниже. Их активность, определенная по содержанию экзотоксина, также была ниже, но на среде MВt у BtH function show_abstract() { $('#abstract1').hide(); $('#abstract2').show(); $('#abstract_expand').hide(); } ▼Показать полностью
Бесплатно
Статья научная
Длительное сохранение на уровне клетки воспроизводительных качеств животного необходимо для современной селекции, в том числе с применением экстракорпорального оплодотворения (ЭКО). За последние годы достигнуты значительные успехи в разработке методов подготовки спермы животных для оплодотворения яйцеклетки in vitro. Основная цель таких методик - получить популяцию подвижных спермиев с подходящей морфологией и способностью к оплодотворению ооцита in vivo или in vitro. Однако эти приемы не всегда эффективны в силу особенностей подготовки клеток и отсутствия стандартов проведения процедуры. Нами предложена модифицированная среда для экстракорпорального оплодотворения, адаптированная для культивирования спермиев барана. Сперму баранов северокавказской породы (возраст - 2-3 года) получали согласно принятым стандартам и инструкциям. Отобранные образцы оценивали органолептически и при микроскопировании, дальнейшую подготовку проводили по методике-прототипу, описанной в статье A.P. Gandhi (2000), и по разработанной нами методике, согласно которой сперма вносится в глюкозо-цитратно-желточный разбавитель (ГЦЖ), после чего переносится в среду SOF wash, приготовленную без глюкозы и глютамина с добавлением бычьего сывороточного альбумина (6 мг/мл), кофеина (0,2 мг/мл) и гепарина (50 мкг/мл). Установлено, что предложенная нами модифицированная методика, используемая для дозревания спермиев, позволяет повысить их активность на 1,3 балла по сравнению с существующей технологией, при этом число живых спермиев увеличивается на 43,7 %, их жизнеспособность возрастает в 1,6 раза, а доля спермиев с прямолинейно-поступательным движением - в 1,6 раза. Таким образом, разработанная нами методика культивирования сперматозоидов барана, предназначенных для ЭКО, значительно улучшает качественные и количественные характеристики образцов, что позволяет рекомендовать ее применение в лабораториях вспомогательных репродуктивных технологий при подготовке спермы животных к оплодотворению in vitro.
Бесплатно
Мозаичный посев как способ разделения бобовых и злаковых видов по экологическим нишам
Статья научная
Представлены результаты исследований по созданию мозаичных травостоев многолетних трав, состоящих из одно-, двух- и трехкомпонентных травосмесей. На мелиорированных землях и различных агромикроландшафтах определяли продуктивность травостоев при мозаичной схеме посева. Оценивали степень развития бобового компонента травостоя по годам использования.
Бесплатно
Статья обзорная
Кровососущие мокрецы рода Culicoides играют важную роль в трансмиссии арбовирусных инфекций животных и человека. Блютанг и болезнь Шмалленберга - арбовирусные инфекции жвачных животных, основными переносчиками которых служат кровососущие насекомые рода Culicoides, представленные на территории Российской Федерации более чем 80 видами (В.М. Глухова, 1989) и распространенные практически во всех ландшафтно-климатических зонах, включая районы Крайнего Севера. Разнообразие мест выплода в виде многочисленных водоемов, лужиц, болотистых участков, а также лесная подстилка с гниющими растительными остатками создает благоприятные условия для развития этих насекомых. Беспрецедентное распространение вируса блютанга (РНК-содержащий вирус рода Orbivirus семейства Reoviridae ) в Европе (6 серотипов в 12 странах Евросоюза с 1998 года) (B.V. Purse et al., 2005), а также вспышки эмерджентной болезни Шмалленберга (B. Hoffman et al., 2012), вызываемой неизвестным ранее вирусом (предварительно отнесен к роду Orthobunyavirus семейства Bunyaviridae ), причинами которых стало потепление климата, заставили по-новому взглянуть на эпизоотологию и эпидемиологию арбовирусных инфекций, переносимых кровососущими мокрецами Culicoides. Накапливаются данные, свидетельствующие о необходимости в постоянном, более глубоком анализе и обновлении сведений по экологическим характеристикам и биоразнообразию этих насекомых - векторов трансмиссивных инфекций крупного рогатого скота. В настоящее время систематическое изучение ареалов и плотности популяции основных переносчиков трансмиссивных инфекций на территории Российской Федерации, к сожалению, не проводится или проводится, но в рамках узких исследований и только в некоторых регионах, что значительно затрудняет оценку риска заноса и распространения трансмиссивных инфекций в современных условиях. Нами предпринята попытка обобщить доступные в настоящее время материалы публикаций по мокрецам и рассмотреть их роль в качестве элемента системы «вирус-вектор» в климатических условиях России. В работе приведены данные о видовом разнообразии мокрецов рода Culicoides по регионам, затронут вопрос об экологических свойствах насекомых в зависимости от природно-климатических особенностей мест обитания, а также рассматриваются эндогенные механизмы взаимодействия вируса и переносчика. На основе обобщенных данных о механизмах перезимовки и трансмиссии обсуждается возможность заноса и сохранения вируса у местного поголовья на территории Российской Федерации.
Бесплатно
Статья научная
Болезнь Ньюкасла (БН) - высококонтагиозная вирусная инфекция птиц, характеризующаяся пневмонией, энцефалитом, множественными точечными кровоизлияниями и поражением внутренних органов, - в настоящее время распространена в разных регионах мира. Все выделенные до настоящего времени вирусы БН (сем. Paramyxoviridae, род Paramyxovirus ) разделены на два класса, представляющие разнообразные и постоянно развивающиеся группы вирусов. Несмотря на повсеместную вакцинацию, болезнь трудно поддается контролю, в связи с чем ее возбудитель внесен в список наиболее важных патогенов. В последние годы исследований по генетической вариабельности штаммов БН в Казахстане не проводилось, хотя именно здесь пересекаются многие трансконтинентальные пути миграции диких птиц - основных переносчиков возбудителей заболевания. Настоящее исследование было проведено с целью изучения особенностей циркуляции, а также выделения и характеристики изолятов вируса болезни Ньюкасла, вызвавших заболевание птиц в различных регионах Республики Казахстан в 2010, 2012 и 2013 годах. На 10-суточных развивающихся куриных эмбрионах (РКЭ) изучали изоляты вируса, выделенные от павшей птицы при вспышках БН в птицеводческих хозяйствах и на частных подворьях в Алматинской, Северо-Казахстанской и Жамбылской областях Казахстана. Определяли среднее время гибели эмбрионов (mean death time, MDT) и интрацеребральный индекс патогенности (intracerebral pathogenicity index, IСРI). Выделяли РНК вируса, выполняли ПЦР-амплификацию, проводили детекцию ее продуктов, очищали и секвенировали. Полученные нуклеотидные последовательности анализировали в программе Sequencher v. 4.5 («Gene Codes Corporation», США). Для построения филогенетического дерева и определения генотипа был использован набор нуклеотидных последовательностей из международной базы данных GenBank (NCBI). Филогенетический анализ последовательностей проводили с помощью программы Mega 6.06 со следующими параметрами: Statistical Method - Neighbor-joining; Test of Phylogeny - Bootstrap method; No. of Bootstrap Replications - 500; Model/Method - Kimura 2-parameter model. Исследования показали, что БН вызывает вспышки и у вакцинированной, и у невакцинированной птицы. Выделенные вирусы БН относились к велогенным штаммам. Все они имели сайт протеолитического расщепления 110GGRRQKRF117 белка слияния, характерный для V-патотипа. Секвенирование и филогенетический анализ F -гена показал, что вирус, выделенный на птицефабрике в Алматинской области от павших особей из вакцинированного поголовья, относится к генотипу VIId, а вирусы, выделенные от невакцинированных птиц в частных подворьях Алматинской, Жамбылской и Северо-Казахстанской областей, - к генотипу VIIb. Согласно полученным данным, несмотря на географическую отдаленность вспышек, на территории Северного Казахстана циркулировали те же генотипы, что и в южных регионах страны. Широкое распространение БН в Казахстане требует от ветеринарных служб принятия мер по разработке эффективных мер контроля с учетом данных молекулярной эпидемиологии.
Бесплатно
