Статьи журнала - Сельскохозяйственная биология
Все статьи: 1833
Метанообразование в рубце и методы его снижения с использованием алиментарных факторов (обзор)
Статья обзорная
Метан - один из важных парниковых газов, обладающий более высоким потенциалом глобального потепления, чем углекислый газ. Сельское хозяйство, особенно животноводство, считается крупнейшим сектором производства антропогенного метана. Среди домашнего скота жвачные животные являются основными источниками метана. Производство и выбросы метана жвачными животными в мире увеличиваются с увеличением численности жвачных животных, что помогает удовлетворить потребности в питательных веществах растущего населения во всем мире. В рубце жвачных преобладает гидрогенотрофный сценарий метаногенеза - непрерывного процесса, осуществляемого археями, при котором метан образуется в результате реакции водорода и углекислого газа. За последние 50 лет опубликованы результаты огромного количества исследований, которые улучшили понимание сложных процессов ферментации рубца и метаногенеза у жвачных животных, а также средств, с помощью которых можно измерить и снизить выработку метана в организме жвачных (K.A. Beauchemin с соавт., 2020). Все известные стратегии по снижению образования метана в организме жвачных животных можно разделить на две группы. Первая группа объединяет стратегии управления процессом с помощью рационов и других факторов, влияющих на микрофлору рубца. Качество, способ подготовки кормов, соотношение концентрированных и грубых кормов в рационе влияют на выбросы метана. Некоторые корма могут повышать выработку пропионата или снижать выработку ацетата, уменьшая концентрацию водорода в рубце, который будет преобразован в метан. К кормовым стратегиям также относят использование модификаторов - кормовых добавок, которые прямо или косвенно ингибируют метаногенез, и осуществление биологического контроля (дефаунизация, применение препаратов бактериоцинов, бактериофагов, иммунизация), направленные на снижение содержания метаногенов. Ко второй группе стратегий можно отнести повышение продуктивности животных за счет генетических и других факторов. Повышение продуктивности позволит снизить образование метана в организме на единицу продукции (мяса или молока) (M. Islam с соавт., 2019). Применение кормовых факторов различной природы (жировые добавки, органические кислоты, пробиотики, ионофоры, фитогеники) может служить стратегией для снижения метанообразования в организме жвачных (M. Wanapat с соавт., 2021; R.D. Marques с соавт., 2021; S.H. Kim с соавт., 2020). Манипуляции с питанием представляют собой упрощенный и прагматичный подход, который может обеспечить более высокую продуктивность животных и снижение уровня выбросов данного газа (M.D. Najmul с соавт., 2018). В обзоре, наряду с описанием процесса метаногенеза, обобщаются результаты современных исследований по вопросу влияния на образование метана в организме жвачных различных алиментарных факторов (структура и состав рационов, применение фитогеников - сапонинов, танинов, флавоноидов и эфирных масел). Тип рациона, качество объемистых и концентрированных кормов, их химический состав, соотношение, подготовка к скармливанию влияют на выбросы метана в организме жвачных. При этом многообещающим подходом к смягчению выделения метана служит добавление небольшого количества зерна в грубые корма и скармливание кормов высокого качества, использование корма с меньшим содержанием клетчатки и более высоким содержанием растворимых углеводов. Использование фитогеников (кормовых добавок, произведенных из различных ботанических частей растений) - дешевый и экологичный способ снижения образования парниковых газов. Это также положительно влияет на резистентность животных. В литературе представлены довольно немногочисленные работы по изучению in vitro эффективности применения флавоноидов и других вторичных метаболитов растений для снижения эмиссии метана. Полученные результаты вариабельны и зависят от вида фитогеника, его характеристик, рациона животных. Требуется проведение исследований in vivo, в том числе для установления оптимальных дозировок фитогеников, дающих положительные результаты. Актуальным и перспективным представляется комбинирование различных фитогеников. Необходим комплексный подход к снижению газообразования в организме жвачных при одновременном сохранении активности ферментации, процессов переваривания и усвоения питательных веществ кормов.
Бесплатно
Метод определения бета-литической активности крови крупного рогатого скота
Статья научная
Представлена модификация общепринятого метода для определения бета-литической активности крови у крупного рогатого скота посредством увеличения времени инкубации смеси плазмы крови с суспензией сенной палочки на растворе сахарозы. Оценивали преимущества модифицированной методики по сравнению с общепринятым методом.
Бесплатно
Метод определения бета-литической активности крови сельскохозяйственных животных
Другой
Представлена модификация общепринятого метода для определения бета-литической активности крови сельскохозяйственных животных посредством увеличения времени инкубации смеси плазмы крови с суспензией сенной палочки в растворе сахарозы. Показано, что увеличений времени инкубации со 120 до 180 мин позволило повысить чувствительность метода для крупного рогатого скота и свиней на 50 %, для коз и овец - соответственно на 40 и 25 %.
Бесплатно
Метод определения лизоцимной активности крови у сельскохозяйственных животных
Статья научная
Предложена методика определения лизоцимной активности сыворотки крови у сельскохозяйственных животных и человека. У крупного рогатого скота, овец и коз смесь нативной сыворотки и тест-культуры необходимо инкубировать в течение 180 мин. Сыворотку крови лошадей и человека следует инактивировать и затем инкубировать с тест-культурой в течение 180 мин. Использование фосфатного буфера в качестве жидкой фазы в суспензии тест-культуры приводит к осаждению ее частиц, вследствие чего возможно искажение результатов исследований. Этого не наблюдается при использовании 0,75 М раствора сахарозы.
Бесплатно
Метод экспресс-оценки алюмотолерантности у гороха посевного ( Pisum sativum L.)
Статья научная
Сельскохозяйственные культуры существенно различаются по устойчивости к кислым почвам, при этом многие зернобобовые, включая горох посевной ( Pisum sativum L.), относят к чувствительным или среднечувствительным культурам по сравнению с зерновыми. Основным фактором, определяющим фитотоксичность кислых почв, служит повышенная концентрация подвижных ионов алюминия в почвенном растворе. Аккумуляция алюминия в тканях корня нарушает процессы деления клеток, инициации и роста боковых корней, снабжения растения минеральными веществами и водой. В лабораторных условиях устойчивость растений к алюминию оценивается по степени повреждения корней алюминием с помощью красителей (гематоксилин, эриохромцианин R) и способности корней восстанавливать рост после токсического действия этого металла. Представляемое исследование посвящено разработке экспресс-оценки алюмотолерантности специально для гороха. Предложенный метод заключается в следующем: семена проращивали в фитотроне в питательном растворе в течение 3 сут (освещенность 7000 лк, температура 19 °С ночью и 21 °С днем, фотопериод 16 ч); обрабатывали токсичной концентрацией хлорида алюминия (3 мг Al/л) в течение 24 ч; инкубировали проростки в питательном растворе без алюминия в течение 2 сут и окрашивали корни 0,1 % раствором эриохромцианина R в течение 10 мин. Зона повреждения тканей корней алюминием окрашивалась в фиолетовый цвет. Устойчивость растений к алюминию определяли по длине отрастания кончика корня после воздействия токсиканта. С использованием 19 образцов гороха разного происхождения и хозяйственного направления из коллекции Всероссийского НИИ растениеводства им. Н.В. Вавилова (коллекция ВИР) показано, что горох имеет высокую вариабельность по алюмотолерантности. Образцы с минимальной (1,0¸1,5 мм) длиной отрастания корня (к-2759, к-3654 и к-3283) характеризовались интенсивной фиолетовой окраской обработанного алюминием участка корня, а образцы с максимальной (14,0¸14,5 мм) длиной отрастания корня (к-4376, к-9504 и к-7307) имели слабое, но детектируемое окрашивание. Предлагаемый метод позволяет идентифицировать контрастные по устойчивости к алюминию генотипы, обладает высокой воспроизводимостью и может быть применен для скрининга и изучения внутривидовой изменчивости растений гороха по указанному признаку на самых ранних этапах вегетации.
Бесплатно
Методические особенности изучения тубулинового цитоскелетав клубеньках бобовых растений
Статья научная
Открытие микротрубочек в растениях, а также их последующее изучение было связано с использованием электронной микроскопии. В дальнейшем разрабатывались способы визуализации цитоскелета в растительной клетке посредством иммунолокализации с применением флуоресцентной и лазерной сканирующей конфокальной микроскопии (K. Celler с соавт., 2016). Все перечисленные методы предполагают фиксацию анализируемого биологического материала. Однако тубулиновый цитоскелет - крайне динамичная структура, поэтому в последние годы активно развиваются методики прижизненного наблюдения микротрубочек с помощью флуоресцентных белков (K. Celler с соавт., 2016). Тем не менее, иммуногистохимический анализ все еще остается востребованным (J. Dyachok с соавт., 2016) в силу ряда причин. Так, прижизненные наблюдения ограничены клетками поверхностных слоев органов и тканей (корневые волоски, эпидерма) (F.M. Perrine-Walker с соавт., 2014; J. Dyachok с соавт., 2016). Более того, у многих видов растений размеры их органов намного крупнее, чем у Arabidopsis thaliana, что делает невозможным проведение анализа изменений в организации цитоскелета in vivo (J...
Бесплатно
Методические подходы к изучению микроорганизмов прикорневой зоны растений (обзор)
Статья обзорная
Описаны наиболее распространенные методы и приемы исследования микроорганизмов корней и прикорневой зоны растений. Рассматриваются практические результаты, достигнутые в области методического обеспечения анализа микробиоты, ассоциированной с корнями растений.
Бесплатно
Статья научная
Оценивали оптимальные технологические приемы выращивания посадочного материала растительноядных и карповых рыб в водоемах комплексного назначения Ставропольского края. Обсуждаются возможности использования садков, водоемов-спутников и регулируемых заливов самого водоема.
Бесплатно
Методология оценки рисков для агроэкосистем в условиях техногенного загрязнения
Статья научная
В настоящее время перед мировым научным сообществом стоит задача выявления и минимизации экологических рисков, связанных с влиянием на экосистемы, в особенности аграрные, антропогенных факторов (А.А. Музалевскиий с соавт., 2011). Основополагающая роль оценки экологического риска заключается в определении вероятности возникновения эффектов различной природы в экосистемах в результате влияния техногенных (радиационные, химические, биологические) факторов и принятии мер по предотвращению их негативного воздействия. Наиболее часто источниками загрязнения агроэкосистем становятся: аэральные выпадения от выбросов промышленных предприятий и транспорта, загрязнение водоемов промышленными сточными водами, осадки сточных вод, органические и минеральные удобрения и средства защиты растений, отвалы золы, шлака, руд, шламов (S.C. Barman с соавт., 2000; Yu.N. Vodyanitskii с соавт., 2011; E.C. Rowe с соавт., 2015). Как правило, риски при этом оцениваются ситуативно, а используемые методы применимы для конкретного фактора (агента), действующего в анализируемом случае, и объекта его воздействия. Целью представленного теоретического исследования была разработка единой методологии оценки агроэкологических рисков, обусловленных последствиями техногенного загрязнения. В предлагаемой методологии использовано математическое моделирование. Ее основу составляют принципы и критерии минимизации угроз безопасности при техногенных загрязнениях аграрных экосистем. В качестве главного источника техногенного воздействия рассматривается атмосферный путь поступления загрязнителей, при этом учитывается различный временной характер такого воздействия - от острого (включая аварийные чрезвычайные ситуации) до хронического. Для определения агроэкологических рисков в качестве критерия предложена оценка снижения продуктивности компонентов агроэкосистемы как важнейшего интегрального показателя развития живых организмов. Методология состоит из четырех этапов оценки агроэкологических рисков: идентификация опасности - обобщение доступной информации об агроэкосистеме, установление источников техногенного воздействия и их природы, выделение «критических» компонентов агроэкосистемы; оценка воздействия - измерение или расчет интенсивности и продолжительности, а также путей воздействия техногенных факторов на компоненты агроэкосистемы; оценка зависимости «доза-эффект» - определение количественной связи между степенью воздействия техногенных факторов на компоненты агроэкосистемы и вероятностью возникновения в них негативных эффектов; характеристика риска - анализ степени надежности полученных данных, описание рисков от отдельных техногенных факторов и их сочетаний, а также оценка вероятности возможных неблагоприятных эффектов для компонентов агроэкосистемы. Обоснован выбор метода оценки агроэкологических рисков (детерминистский, вероятностные 1-го и 2-го типа, интегральный вероятностный) в зависимости от степени информационного обеспечения показателей, включая критерии оценки риска и степень техногенного воздействия. При характеристике риска осуществляется его классификация и оценка соответствия приемлемому экологическому уровню (использование величин предельно допустимых концентраций и полулетальных доз). В рамках каждого этапа учитываются неопределенности при оценке агроэкологических рисков. Предложен алгоритм реализации методологии оценки агроэкологических рисков: 1 - анализ базы данных и формирование выборок, включающих значения рассматриваемых негативных эффектов при различной степени техногенного воздействия; 2 - определение метеорологических параметров модели поведения загрязнителей в атмосфере для конкретных условий выброса; 3 - определение величины осаждения загрязняющих веществ на земную поверхность расчетными или экспериментальными методами в зависимости от особенностей техногенного воздействия; 4 - определение величины загрязнения радионуклидами или химическими токсикантами компонентов агроэкосистемы расчетными или экспериментальными методами; 5 - расчет или измерение степени воздействия радионуклидов или химических токсикантов на компоненты агроэкосистемы. Предложенные подходы к разработке моделей, необходимых для оценки агроэкологического риска, применимы для решения широкого класса экологических задач.
Бесплатно
Методы генетической модификации и селекция сельскохозяйственной птицы
Статья обзорная
Обсуждаются положительные результаты, полученные селекционерами на практике благодаря использованию научных разработок по трансгенезу. Показано современное состояние и перспективы использования трансгенеза в птицеводстве. Рассмотрен разработанный авторами метод получения трансгенной птицы посредством микроинъекции чужеродной ДНК в яйцеклетки кур и перепелок. В основе метода лежит хирургическая операция, обеспечивающая доступ к яйцеклеткам птиц для проведения микроинъекций ДНК и формирование третичных оболочек яйцеклетки естественным образом в половых путях птицы. Описаны методики микроинъекций в яйцеклетки на разных стадиях их развития. Этим методом получены трансгенные куры с геном гормона роста человека, b-галактозидазы, человеческого b-интерферона и перепела с геном гормона роста крупного рогатого скота. Пересадка гена гормона роста крупного рогатого скота повысила массу яиц и иммунный статус перепелов и их потомков в ряду поколений. Использование трансгенеза для переноса полезного гена даже от одной линии птицы к другой (что достижимо обычными селекционными методами) дает выигрыш по времени минимум в 7-8 лет и, возможно, экономию денежных средств за счет исключения возвратных скрещиваний, необходимых для удаления ненужных генов, которые передаются при естественной половой гибридизации. В настоящее время трансгенез во многом сходен с мутацией — в значительной степени направленной, но сохраняющей множество неопределенностей. Процесс встраивания трансгена имеет вероятностный характер, поэтому для достижения наследуемого трансгенеза может потребоваться получение большого числа первичных трансгенных особей.
Бесплатно
Статья обзорная
На основании данных литературы обсуждается возможность использования молекулярных маркеров в селекции крупного рогатого скота по признакам качества молока. Дана оценка эффективности применения MAS-маркеров в преселекции. Описаны различные модели племенной оценки крупного рогатого скота на основе молекулярных маркеров (OTLs). Рассматриваются способы МАS-селекции, применяемые в разных странах.
Бесплатно
Статья научная
Конъюгаты сульфадимидина с альбуминами и желатином, синтезированные реакцией азосочетания, использованы для индукции кроличьих антител и оптимизации условий иммуноферментного анализа. Антитела к конъюгату с бычьим сывороточным альбумином имели высокую специфичность и не взаимодействовали с другими сульфаниламидами. Непрямой твердофазный конкурентный иммуноферментный анализ на основе полученных антител и иммобилизованного конъюгата с яичным альбумином обеспечивал чувствительность определения сульфадимидина 0,2 нг/мл. Обсуждается возможность применения анализа для контроля остаточных количеств сульфадимидина в молоке, мясе, яйцах и норм его введения в корма.
Бесплатно
Статья научная
Оптимизированы условия непрямого иммуноферментного анализа (ИФА) на основе поликлональных кроличьих антител, полученных к конъюгату сукцината левомицетина с бычьим сывороточным альбумином. Чувствительность определения левомицетина с твердофазными антигенами, гетерологичными иммуногену по белковому носителю (яичный альбумин, кроличий сывороточный альбумин и желатин), составила 0,1 нг/мл. Обсуждается возможность применения разработанных иммуноферментных тест-систем для контроля за остатками левомицетина в молоке, мясе и яйцах.
Бесплатно
Статья научная
Поликлональные кроличьи антитела к стрептомицину, конъюгированному с бычьим сывороточным альбумином в реакции с диглицидиловым эфиром 1,4-бутандиола, показали высокую специфичность в отношении стрептомицина и его ближайшего структурного аналога дигидрострептомицина. В условиях непрямого конкурентного иммуноферментного анализа с иммобилизованными антигенами, гетерологичными иммуногену по белковому носителю и методам синтеза, предел определения стрептомицина составил 0,1 нг/мл. Показана возможность применения разработанных иммуноферментных тест-систем для контроля за остатками антибиотика в молоке и яйцах — с чувствительностью 10 мкг/кг, в мясе — 20 мкг/кг.
Бесплатно
Статья научная
Развитие молекулярно-генетических методов дает возможность уточнить происхождение и демографическую историю пород сельскохозяйственных животных. Сохранившиеся в краниологических коллекциях образцы костей и зубов служат источником ДНК для подобных исследований. Работа с историческими образцами осложняется наличием очень малых количеств ДНК, высокой степенью ее деградации и загрязнением образцов ингибиторами ПЦР. Целью настоящей работы было сравнение результативности различных методов экстракции ДНК из исторических черепов крупного рогатого скота, пригодной для проведения молекулярно-генети-ческих исследований. Материалом служили зубы, извлеченные из исторических черепов крупного рогатого скота ярославской и холмогорской пород, хранящихся в краниологической коллекции Музея животноводства им. Е.Ф. Лискуна РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева. На первом этапе сравнивали различные методы выделения ДНК согласно протоколам к соответствующим коммерческим наборам, модифицируя используемое количества костного материала и условия лизиса: Prep Filer™ BTA Forensic DNA Extraction Kit («Thermo Fisher Scientific, Inc.», США), COrDIS «Экстракт» декальцин (ООО «ГОРДИЗ», Россия), М-сорб-кость (ООО «Синтол», Россия), QIAamp DNA Investigator Kit («Qiagen», США). По результатам предварительных исследований для более детального анализа отобрали QIAamp DNA Investigator Kit («Qiagen», США), в котором реализована технология выделения на колонках с силикагелевой мембраной, и Prep Filer™ BTA Forensic DNA Extraction Kit («Thermo Fisher Scientific, Inc.», США), основанный на использовании магнитных частиц. Количественные и качественные характеристики полученной ДНК оценивали измерением концентрации двухцепочечной ДНК на флуориметре Qubit™ («Invitrogen, Life Technologies», США) и по соотношению поглощения при l = 260 нм и l = 280 нм на приборе NanoDrop 8000 («Thermo Fisher Scientific, Inc.», США). Пригодность полученных препаратов ДНК для молекулярно-генетических исследований оценивали на основании мультиплексного анализа 11 микросателлитных локусов (TGLA227, BM2113, TGLA53, ETH10, SPS115, TGLA122, INRA23, TGLA126, BM1818, ETH225, BM1824), а также полногеномного генотипирования на ДНК-чипах высокой плотности, содержащих более 777 тыс. SNP (single nucleotide polymorphism) (Bovine HD BeadChip, «Illumina Inc.», США). Концентрации двухцепочечной ДНК, полученной с использованием наборов QIAamp DNA Investigator Kit и Prep Filer™ BTA Forensic DNA Extraction Kit, варьировали соответственно от 0,146 до 2,060 нг/мкл и от 0,110 до 13,600 нг/мкл, составив в среднем 0,83±0,23 и 2,75±1,33 нг/мкл. Коэффициент корреляции ( r ) между концентрацией двухцепочечной ДНК в препаратах, полученных двумя разными методами, составил 0,84. Анализ микросателлитов в образцах ДНК 10 исторических черепов скота холмогорской и ярославской пород показал, что каждый из образцов несет свой уникальный генотип, отличающий его от других исторических и современных особей. Результативность SNP-генотипирования исторических образцов составила 0,533-0,878 и 0,958-0,977 для препаратов ДНК, полученных с использованием соответственно QIAamp DNA Investigator Kit и Prep Filer™ BTA Forensic DNA Extraction Kit. Результаты анализа микросателлитов и генотипирования SNP, с одной стороны, показывают пригодность полученной ДНК для проведения исследований полиморфизмов, с другой - подтверждают соответствие лаборатории, в которой были проведены эти исселдования, критериям аутентичности для работы с древней ДНК. Проведение широкомасштабных исследований исторических образцов с использованием различных типов ДНК маркеров позволит уточнить происхождение и демографическую историю отечественных пород крупного рогатого скота и разработать эффективные программы их сохранения.
Бесплатно
Механизмы алюмотолерантности у культурных растений (обзор)
Статья обзорная
Обзор посвящен исследованию токсичности ионов алюминия для культурных растений. Рассматриваются возможные механизмы детоксикации ионов алюминия у растений посредством использования органических кислот и железа.
Бесплатно
Механизмы действия и эффективность микробиологического препарата бацикола
Статья научная
Для биологической защиты сельскохозяйственных культур применяют различные группы агентов. Одни из наиболее перспективных и широко используемых для создания микробиологических препаратов - бактерии рода Bacillus, обладающие патогенными свойствами в отношении вредных насекомых и фитопатогенов. Доминирующая роль принадлежит биопрепаратам, созданным на основе Bacillus thuringiensis (Bt). Идентифицировано более 70 разновидностей Вt. Эти бактерии способны длительное время сохранять жизнеспособность после обработки растений. Для биоконтроля насекомых в агроценозах чаще всего применяются препараты на основе трех патовариантов Вt: патовар А (подвиды Вt, кристаллы эндотоксинов которых с наибольшей активностью влияют на чешуекрылых из отряда Lepidoptera ), патовар В (подвиды Вt, которые поражают личинок кровососущих комаров и мошек, а также растительноядных комаров из отряда Diptera ) и патовар С (подвиды Вt, активные против жуков Coleoptera ). Выявлен также новый патовар этой бациллы - F (fungi, грибы). B. thuringiensis обладает физиологическими и биохимическими свойствами, обеспечивающими усвоение питательных субстратов, а также антибиоз в отношении партнеров по биоценозу. Во Всероссийском НИИ сельскохозяйственной микробиологии (г. Санкт-Петер-бург-Пушкин) создан биопрепарат бацикол энтомопатогенного действия на основе B. thuringiensis var. darmstadiensis (Н 10), содержащий компоненты культуральной жидкости, споры, энтомоцидные и фунгицидные экзо- и эндотоксины, благодаря которым он обладает полифункциональными свойствами. В настоящей работе обобщены полученные нами данные по эффективности препарата бацикол (на основе ВtН 10) против различных вредителей сельскохозяйственных культур. В исследованиях использовали биопрепарат в жидкой форме (титр спор 3,5½10 9/мл). Полевые и вегетационные испытания проводили в 1994-2013 годах в разных регионах РФ (Ленинградской, Новосибирской, Волгоградской областях, Северной Осетии, Ставропольском и Приморском краях). Против вредителей-фитофагов вегеритующие растения опрыскивали бациколом. В борьбе с фитопатогенами использовали разные технологии применения препарата в соответствии с типом паразитизма и экологическими особенностями грибов: опрыскивание, полив почвы, обработку семенного материала. Эффективность бацикола против фитофагов варьировала от 50 до 100 %. В полевых опытах при опрыскивании растений земляники против серой гнили этот показатель составил 60-74 %. В вегетационных условиях против фузариозного увядания эффективность исследуемого биопрепарата составляла на томатах 74-87 %, на льне - 34-42 %. При замачивании семян ячменя в бациколе его эффективность против гельминтоспориозной корневой гнили оказалась равной 66-71 %, при замачивании клубней картофеля против ризоктониоза - 40-45 %. На основании полученных результатов выявлен спектр активности бацикола. Наши данные позволяют расширить представления о биологических особенностях Вt и, в частности, о его действии на представителей различных групп вредителей и возбудителей опасных заболеваний многих культурных растений. Представленные материалы дают возможность рассматривать B. thuringiensis в качестве основы микробиологических препаратов с полифункциональной активностью, что позволит расширить сферу его применения и будет способствовать улучшению экологической обстановки в агроценозах.
Бесплатно
Механизмы иммунной защиты и перспективы создания ДНК-вакцин против африканской чумы свиней
Статья обзорная
Возбудитель африканской чумы свиней (АЧС) - крупный оболочечный вирус семейства Asfarviridae, содержащий двухцепочечную линейную ДНК 170-190 тыс. п.н., кодирующую более 150 белков, большинство из которых вовлечены во взаимодействия вирус-хозяин (L.K. Dixon с соавт., 2004). Вирулентные изоляты вызывают контагиозную геморрагическую болезнь со 100 % смертностью домашних свиней ( Sus scrofa domesticus ) и диких кабанов ( Sus scrofa ). Контроль над заболеванием осложняется отсутствием средств специфической профилактики (R.J. Rowlands с соавт., 2008; D.A. Chapman с соавт., 2011; P. Rahimi с соавт., 2010). Попытки защитить свиней от АЧС традиционными экспериментальными живыми, инактивированными, субъединичными вакцинами оказались неудачными (S. Blome с соавт., 2014). Иммунная защита при АЧС реализуется за счет цитотоксических Т-лимфоцитов-киллеров (ЦТЛ) и эффекторов антителозависимой клеточной цитотоксичности (АЗКЦ) и действует против вирусных белков на поверхности зараженных моноцитов (макрофагов). Установлен синергизм этих эффекторов (А.Д. Середа, 2013). На основании данных о локализации, структуре и функциональных свойствах вирусных белков, полипептидной специфичности антител в сыворотке крови свиней после введения аттенуированных или вирулентных штаммов вируса АЧС (ASFV), последствиях иммунизации свиней выделенными из зараженных клеток или рекомбинантными белками, ДНК-конструкциями белки р30, р54 и CD2v рассматривают в качестве потенциально протективных (S.D. Kollnberger с соавт., 2002; M.G. Barderas с соавт., 2001; J.G. Neilan с соавт., 2004). Существенный недостаток кандидатных ДНК-вакцин - относительно слабая индукция иммунных реакций, особенно у крупных млекопитающих, что требует специальных подходов (J. Rajcani с соавт., 2005; M.A. Liu с соавт., 2006; L.H. van Drunen с соавт., 2004). Для нацеливания лимфоцитов, экспрессирующих рецепторы CD48 и CD58 для белка CD2 антигенпрезентирующих клеток (AПК) предложено использовать секреторную часть (s) сходного с ним белка ASFV HA (или СD2v) (A. Brossay с соавт., 2003; K. Crosby с соавт., 2004). Введение в ДНК-конструкцию гена sHA усиливало как гуморальный, так и клеточный ответ против слитых белков p30 и p54 (F. Ruiz-Gonzalvo с соавт., 1996). Продемонстрировано усиление гуморального ответа при связывании p30 и p54 с одной цепью антитела к инвариантному эпитопу молекулы главного комплекса гистосовместимости (ГКГС) II класса у свиней. Однако в ряде случаев это приводило к ускоренной гибели животных после заражения вирулентными штаммами. Для стимулирования специфического CD8+-Т-клеточного ответа использовали конструкцию рСМV-UbsHAPQ, кодирующую антигенные детерминанты p30, p54 и sHA, слитые с клеточным убиквитином (Ub). Иммунизация рСМV-UbsHAPQ не индуцировала гуморальный ответ, выявляемый инструментально, но обеспечивала частичную защиту против контрольного заражения вирусом АЧС (J.M. Argilaguet с соавт., 2011). Перспективность ДНК-конструкций была подтверждена экспериментами по иммунизации короткими фрагментами вирусного генома, слитыми с геном клеточного убиквитина (ДНК-биб-лиотека ASFVUblib) (A. Lacasta с соавт., 2014). В результате иммунизации ASFVUblib 60 % свиней выжили после заражения вирулентным штаммом вируса. По данным иммуноферментного анализа (ИФА) у всех иммунизированных ASFVUblib свиней до контрольного заражения специфические антитела к белкам ASFV не обнаружили. CD8+-Т-клетки были единственной из исследованных клеточных субпопуляций, в которой у выживших свиней с 5-х сут после иммунизации отмечали статистически значимый рост. После иммунизации рекомбинантным бакуловирусом BacMam-sHAPQ с конструкцией, кодирующующей полноразмерные иммунодоминантные белки p30 и p54, слитые с карбоксильным концом внеклеточного домена вирусного гемагглютинина sHA под контролем промотора позвоночных, при контрольном заражении вирулентным штаммом у 66 % свиней не было виремии и клинических признаков заболевания (J.M. Argilaguet с соавт., 2013). Таким образом, результаты исследований по разработке ДНК-вакцин против ASFV можно рассматривать как обнадеживающие, хотя механизмы иммунного ответа на заражение этим вирусом еще требуют выяснения.
Бесплатно
Механизмы формирования неспецифического индуцированного иммунитета у растений при биогенном стрессе
Статья обзорная
В настоящее время вследствие загрязнения агроценозов пестицидами и существенного нарушения защитных реакций биосистем актуальны исследования, направленные на повышение неспецифической устойчивости растений с использованием естественных механизмов. В последние десятилетия определены информационные механизмы взаимодействия фитопатогенов с клетками растений. Для обозначения химических сигналов, возникающих в местах инфицирования растений патогенными микроорганизмами, был предложен термин элиситор (M. Yoshikawa c соавт., 1993; M. Thakur c соавт., 2013). Клеточный неспецифический иммунитет растений основан на узнавании поверхностных молекул фитопатогенов, что служит первичным сигналом, приводящим в действие сложнейшую сеть процессов индукции и регуляции фитоиммунитета (И.А. Тарчевский, 2000). В передаче сигналов существенную роль играют белки и небольшие молекулы-мессенджеры (салициловая и жасмоновая кислоты, перекиси водорода, окиси азота). Салициловая кислота участвует в процессах усиления и умножения сигналов, поступающих от рецепторов в клетки растения, что гарантирует своевременную активацию защиты. Наиболее ранняя реакция растительного организма на внедрение патогена - локальная генерация активных форм кислорода (окислительный взрыв), запускающих цепь последующих защитных реакций (С.Л. Тютерев, 2002). Значительное повышение содержания активных форм О 2 и Н 2О 2 оказывает подавляющее действие на развитие патогенных микроорганизмов. Предполагается, что активированные формы кислорода (АФК) также играют существенную роль в липоксидации мембран, модификации клеточной стенки, трансдукции сигнала (C. Richael с соавт., 1999; T. Pietras с соавт., 1997). Ключевое положение в регуляции количества АФК в клетках занимает антиоксидантная система защиты, основная функция которой заключается в замедлении и предотвращении окисления внутриклеточных органических веществ. В этом процессе определяющее место принадлежит антиоксидантным ферментам - супероксиддисмутазе, каталазе, пероксидазам, а также низкомолекулярным антиоксидантам - аскорбиновой кислоте, глутатиону, токоферолам, каратиноидам, антоцианам (S.S. Gill c соавт., 2010). Один из основных факторов снижения негативных воздействий АФК на клеточные структуры - активация пероксидазных реакций. Существенное защитное свойство пероксидаз заключается в окислении соединений фенольной природы до хинонов, обладающих высокой реакционной способностью (B. Barna с соавт., 1995; E.N. Okey с соавт., 1997). Установлена прямая корреляционная зависимость между активностью пероксидаз в тканях растений и устойчивостью к патогенам (Т.Б. Кумейко с соавт., 2009; N. Radhakrishnan с соавт., 2009). Рост каталазной активности рассматривается в качестве защитной реакции клеток, направленной на их сохранение при биотическом стрессе на более поздних стадиях его воздействия (Ф.М. Шакирова, 2001). Начиная с рецепции сигнальных молекул фитопатогенов на мембране клетки, все метаболические процессы контролируются генами устойчивости, регулирующими комплекс защитных реакций (V. Repka c соавт., 2004). В результате растения продуцируют значительное количество разнообразных веществ, выполняющих защитные функции. Основные из них - фитоалексины и PR-белки (Ю.Т. Дьяков, 2012). Вследствие воздействия стрессовых белков активизируются ферментные системы, происходит стабилизация мембран, повышается активность функционирования митохондрий, хлоропластов и соответственно энергообеспечение (Т.М. Чиркова, 2002). Представленные научные материалы служат основой для разработки новой концепции защиты сельскохозяйственных культур с использованием современных препаратов элиситорного действия, повышающих иммунный статус растений.
Бесплатно
Микотоксины в бобовых травах естественных кормовых угодий европейской России
Статья научная
Оценка негативного действия микотоксинов на жвачных животных и лошадей является сложной научной проблемой и имеет важное хозяйственное значение. Микотоксикозы животных, вызванные скармливанием бобовых трав, известны давно, но их причины остаются во многом неясными. Целью нашей работы стало сравнительное изучение контаминации микотоксинами бобовых трав родов Lathyrus, Trifolium, Vicia, Melilotus, Medicago, Galega и Lupinus с естественных кормовых угодий европейской части России. Сборы наземных частей растений проводили в мае-сентябре 2015 года в Московской, Тверской, Ленинградской, Псковской, Новгородской, Смоленской, Астраханской областях, Пермском крае, Республике Карелия. В группе микотоксинов, определяемых методом иммуноферментного анализа, были Т-2 токсин (Т-2), диацетоксисцирпенол (ДАС), дезоксиниваленол (ДОН), зеараленон (ЗЕН), фумонизины (ФУМ), альтернариол (АОЛ), роридин А (PОА), афлатоксин В1 (АВ1), стеригматоцистин (СТЕ), циклопиазоновая кислота (ЦПК), эмодин (ЭМО), охратоксин А (ОА), цитринин (ЦИТ), микофеноловая кислота (МФК), PR-токсин (PR) и эргоалкалоиды (ЭА). В травах рода Lathyrus (чины) все перечисленные микотоксины (за исключением ФУМ и РОА) встречались более чем в 80 % образцов, для клеверов ( Trifolium ) такую же частоту имели Т-2, ОА, МФК, ЭА, АОЛ, ЦПК и ЭМО, а у видов рода Vicia (горошков), донников ( Melilotus ) и люцерны ( Medicago ) - только ЭА, АОЛ, ЦПК и ЭМО. Общим признаком для растений родов Lathyrus, Trifolium и Vicia было высокое (> 1000 мкг/кг) накопление ДАС, АОЛ и ЦПК, а для чин и клеверов - еще и PR. Особенностью клевера лугового ( T. pratense L.) оказалось сверхвысокое содержание ЭМО (до 30 000 мкг/кг и более). Для клевера ползучего ( T. repens L.) характерна умеренная контаминация в сравнении с другими видами этого рода. У представителей Vicia горошков заборного ( V. sepium L.) и мышиного ( V. cracca L.) проявилось сходство по частоте выявления большинства микотоксинов, но при этом у горошка мышиного (при меньшей частоте, чем у горошка заборного, особенно по ФУМ) верхние пределы содержаний ЭА, АОЛ, РОА, СТЕ, МФК были выше. Луговые донники и люцерна оказались контаминированы меньше других трав, при этом они были близки к Vicia по частоте выявления и количествам ОА и PR, а люцерна выделялась меньшим накоплением МФК и относительно высоким содержанием ЭМО. Среди других культур, реже встречающихся на лугах, у люпина многолистного ( Lupinus polyphyllus Lindl.) отмечали наибольшую микотоксикологическую нагрузку: из 16 тестируемых метаболитов все, кроме ФУМ и РОА, встречались с частотой более 80 %. У козлятника восточного ( Galega orientalis Lam.) и вики посевной ( Vicia sativa L.) микотоксины выявляли реже и в меньших количествах. В этом исследовании для клевера лугового и клевера ползучего подтверждены результаты, о которых сообщалось ранее (А.А. Буркин с соавт., 2015), для остальных бобовых трав данные получены впервые.
Бесплатно
