Статьи журнала - Сельскохозяйственная биология
Все статьи: 1833
Статья обзорная
Фитосанитарная оптимизация агроэкосистем должна быть основана на использовании комплекса полифункциональных биопрепаратов на основе штаммов микробов - антагонистов возбудителей болезней, продуцентов биологически активных веществ и энтомопатогенных микроорганизмов для контроля вредных членистоногих и возбудителей болезней (В.Д. Надыкта с соавт., 2010; Rohini с соавт., 2016; М. Ghorbanpour с соавт., 2017). Для защиты растений наиболее перспективны штаммы микроорганизмов, которые обладают не только прямым целевым действием на вредные объекты, но и повышают болезнеустойчивость растений, опосредованно защищая их за счет фиторегуляторной активности штаммов-продуцентов (И.И. Новикова, 2016). Целостная концепция микробиологической защиты предполагает разработку и применение биопрепаратов на основе живых культур энтомопатогенных микроорганизмов и микробов-анта-гонистов, обладающих профилактическим и пролонгированным действием, а также препаративных форм на основе метаболитных комплексов для быстрого снижения плотности популяций фитопатогенов (И.И. Новикова с соавт., 2016). Методология создания полифункциональных биопрепаратов для защиты растений основана на использовании технологичных штаммов с высокой биологической активностью, безопасных для человека и теплокровных животных. Показано, что роль энтомопатогенных вирусов, микроспоридий, бактерий и грибов в динамике численности насекомых-фитофагов определяется типом патогенеза (облигатный или факультативный). При внутриклеточном облигатном паразитизме бакуловирусов и микроспоридий отмечены массовые эпизоотии у непарного шелкопряда ( Lymantria dispar Linnaeus), листоверток (сем. Tortricidae Latreille), капустной белянки ( Pieris brassicae Linnaeus), лугового и кукурузного мотыльков ( Loxostege sticticalis Linnaeus и Ostrinia nubilalis Hübner), рыжего соснового ( Neodiprion sertifer Geoffroy) и черного хлебного ( Cephus pygmeus Linnaeus) пилильщиков, сибирского шелкопряда ( Dendrolimus sibiricus Tschetverikov), хлопковой ( Helicoverpa armigera Hübner) и серой зерновой совки ( Apamea anceps Denis & Schiffermüller) (И.В. Исси, 1986; A. Vey с соавт., 1989; А.Н. Фролов с соавт., 2008; В.А. Павлюшин с соавт., 2013). Регулирующая роль энтомофторозов наиболее ярко проявляется у различных видов тлей и некоторых видов саранчовых (Г.Р. Леднев с соавт., 2013). При факультативном паразитизме, который характерен для энтомопатогенных грибов из родов Beauveria , Metarhizium , Lecanicillium и др. (E. Quessada-Moraga с соавт., 2004), а также бактерий группы Bacillus thuringiensis (Н.В. Кандыбин, 1989) и представителей рода Xenorhabdus , важнейший фактор в реализации вирулентных свойств - токсигенность в отношении насекомых-хозяев (M. Faria с соавт., 2007). Выявлена роль гидролитических ферментов (хитиназ, липаз, протеаз), токсинов, а также факторов антифагоцитарной защиты в реализации признака вирулентности энтомопатогенных грибов. Микробиологическая защита растений от болезней основана на использовании штаммов с высокой конкурентоспособностью, синтезирующих комплексы гидролаз и биологически активных соединений и эффективно колонизирующих подходящие экологические ниши (И.В. Максимов с соавт., 2015; И.И. Новикова, 2016; И.И. Новикова с соавт., 2016). Ряд активных соединений, образуемых ризосферными микроорганизмами, обладают элиситорной активностью и запускают механизмы индуцированной устойчивости (J.W. Kloepper с соавт., 2009; N. Ohkama-Ohtsu с соавт., 2010). Биологическая эффективность биопрепаратов, разработанных во Всероссийском НИИ защиты растений, в отношении развития и распространенности основных вредоносных заболеваний сельскохозяйственных культур достигает 60-90 %, что обеспечивает повышение продуктивности на 20-25 % и улучшение качества растениеводческой продукции (И.И. Новикова, 2017). Основные задачи микробиологической защиты растений включают расширение перспективных для создания новых биопрепаратов видов и штаммов микроорганизмов, разработку оптимальных для использования в разных экологических условиях новых препаративных форм, а также разработку систем биологической и интегрированной защиты растений на основе сочетания биопрепаратов разного целевого назначения с учетом состава фитопатогенных комплексов и фитосанитарной ситуации в целом (Н.А. Белякова с соавт., 2013).
Бесплатно
Статья научная
Экологизация применения удобрений в современном земледелии предусматривает интенсификацию использования биологических источников воспроизводства почвенного плодородия, в первую очередь биоресурсов агроценозов. Послеуборочные остатки сельскохозяйственных культур - один из существенных и легко возобновляемых биоресурсов. В связи с этим биологизированные ресурсосберегающие приемы и агротехнологии включают возврат послеуборочных остатков в почву без отчуждения с поля, что обеспечивает увеличение входа органического углерода, повышение биологического статуса почв, их плодородия и продуктивности. В нашей работе впервые показано, что в результате многолетнего (20 лет) внесения соломы в комбинации с минеральными удобрениями биологическое состояние дерново-подзолистой почвы становится более благоприятным, по ряду микробиологических показателей приближаясь к залежи, с превалированием аккумулятивных процессов накопления микробного и почвенного углерода, а также повышением урожайности...
Бесплатно
Микробиологические риски в промышленном птицеводстве и животноводстве
Статья обзорная
Современные животноводческие и птицеводческие комплексы становятся источниками загрязнения среды биоаэрозолями, пылью и вредными газами, которые ежедневно выбрасываются вентиляционной системой в атмосферу. Эти вещества разносятся ветром на расстояние более 3 км (М.В. Власов с соавт., 2010). Средняя концентрация пыли на птицефабриках может достигать 10 мг/м3 (M. Saleh с соавт., 2014), причем медианные концентрации эндотоксинов в ней составляют до 257,6 нг/м3 (K. Radon с соавт., 2002). В осажденной пыли обсемененность бактериями и грибами составляет соответственно 3,2×109 и 1,2×106 КОЕ/м3 (J. Skora с соавт., 2016). Концентрация мезофильных бактерий в воздухе животноводческих помещений достигает 8,8×104 КОЕ/м3 (E. Karwowska, 2005), птичников - 1,89×108 КОЕ/м3 (K. Roque с соавт., 2016). При изучении видового состава микрофлоры в корпусах для молодняка крупного рогатого скота были выделены патогенные штаммы Staphylococcus aureus, Streptococcus faecalis, Escherichia coli, Candida spp., Aspergillus spp...
Бесплатно
Статья научная
В трехлетнем эксперименте на серых лесных почвах оценивали динамику численности ризосферных микроорганизмов и биологическую активность почвы под посевами кормовых бобовых культур различных видов. Обсуждается возможность интегральной оценки физиологического состояния ризосферной микрофлоры по показателям биологической активности почвы и численности микроорганизмов.
Бесплатно
Статья научная
Микробный состав нарушенных почвенных покровов после рекультивации может указывать на степень восстановления и характер протекающих в них процессов, а также на пригодность таких почв для дальнейшего использования в сельскохозяйственном обороте. Кингисеппский карьер по добыче фосфоритов разрабатывался в 1960-е годы, а в конце 1970-х была проведена его горнотехническая рекультивация. Уникальность этого объекта в том, что мониторинг почвенных показателей здесь ведется уже на протяжении 29 лет, а при рекультивации использовались три разные древесные породы - ель, лиственница и сосна, причем на участке с елью глыбистую массу разравнивали с внесением торфяно-минеральной смеси, тогда как при высаживании лиственницы и сосны использовали минеральный субстрат без торфа. Однако анализ микробного состава почвенного покрова на рекультивационных площадках до сих пор не проводился. В представленном исследовании мы показали, что структура изученного почвенного микробиома не зависела от физико-химических параметров почв, разнообразие почвенного микробиома не коррелировало с основными минеральными элементами питания, а доминирующая растительная порода существенно не повлияла на структуру микробиома...
Бесплатно
Микробиом рубца и продуктивность дойных коров под влиянием энтеросорбента микотоксинов Заслон®-Фито
Статья научная
Одна из глобальных проблем, возникающих вследствие развития нежелательной микрофлоры в консервированных кормах, - накопление токсинов. Так, микотоксины (вторичные метаболиты микромицетов) подавляют иммунную систему, нарушают работу рубца, кишечника, печени, почек, репродуктивной и нервной системы коров, что приводит к преждевременной выбраковке животных. Модификация сорбентов натуральными эфирными маслами может способствовать восстановлению микробиома рубца коров, нарушенного вследствие воздействия токсинов. В представленной работе нами впервые показано, что применение в рационах коров препарата Заслон®-Фито (ООО «БИОТРОФ», Россия) - комплексного энтеросорбента на основе диатомита, обогащенного эфирными маслами, оказывает положительное влияние на состояние здоровья и продуктивность дойных коров. Продемонстрировано влияние указанной кормовой добавки на изменения в структуре микрофлоры содержимого рубца дойных коров. Цель работы состояла в выявлении особенностей влияния энтеросорбента фитобиотика Заслон®-Фито на состав микробиома рубца у дойных коров ( Bos taurus taurus ), биохимические показатели крови и продуктивность. Научно-хозяйственные испытания проводили в АО ПЗ «Пламя» (Гатчинский р-н, Ленинградская обл.) в 2017 году. Из коров черно-пестрой голштинизированной породы 2-3-й лактации по принципу аналогов были сформированы две группы (опытная и контрольная) по 15 гол. в каждой. Коровы контрольной группы получали основной рацион. Заслон®-Фито вводили в рацион животных опытной группы, смешивая с комбикормом из расчета 20 г·гол.-1·сут-1. По завершении эксперимента у коров отбирали пробы химуса рубца. Суммарную ДНК из образцов выделяли с помощью набора Genomic DNA Purification Kit («Fermentas, Inc.», Литва). Микроорганизмы идентифицировали методом T-RFLP (terminal restriction fragment length polymorphism). Кровь отбирали натощак в утреннее время и анализировали по стандартным методикам. У всех животных определяли показатели молочной продуктивности. Установлено, что корма содержали афлатоксины (9 мкг/кг; выше ПДК в 2,4 раза), зеараленон (264 мкг/кг; выше ПДК в 2,6 раз) и дезоксиниваленол (310 мкг/кг; при ПДК в 1000 мкг/мл). Применение препарата Заслон®-Фито способствовало повышению среднесуточного удоя молока на 5,5 % на 1 гол. (до 1,8 кг), уменьшалось содержание афлатоксина М1 (на 16 %) (p ≤ 0,05) и количества соматических клеток (на 30 %) (p ≤ 0,05) в молоке у коров опытной группы по сравнению с контрольными животными. В крови коров из опытной группы наблюдалась тенденция к оптимизации количества общего белка, у животных контрольной группы было выявлено снижение содержания глюкозы (до нижней границы нормы). В опытной группе зафиксировали увеличение количества неорганического фосфора по сравнению с контролем (p ≤ 0,05). Численность грибов-хитридиомицетов (класс Neocallimastigales ) и архей в рубце коров, получавших с рационом Заслон®-Фито, не изменялась при том, что абсолютная численность бактерий повышалась до 1,25×1011±5,43×109 экв. геномов/г. Положительный эффект препарата Заслон®-Фито был обусловлен его многофункциональным действием на организм. Таким образом, использование энтеросорбента Заслон®-Фито в рационах дойных коров из расчета 20 г·гол.-1·сут-1 позволяет снизить риски пагубного влияния микотоксинов кормов, улучшить производственные показатели и качество получаемой продукции.
Бесплатно
Микробиота и репродукция у сельскохозяйственных видов млекопитающих (обзор)
Статья обзорная
Использование специализированных пород животных сельскохозяйственных видов часто сопровождается снижением репродуктивного успеха. В молочном скотоводстве растет количество дней сервис-периода, процедур искусственного осеменения на одну стельность, частоты потерь стельности (С.В. Гуськова с соавт., 2014). Накопленные данные по получению эмбрионов методами in vivo и in vitro и их трансплантации свидетельствуют о значительных (30-60 %) потерях эмбрионов (P.J. Hansen, 2020). Причины низких показателей при применении репродуктивных технологий разнообразны и связаны как с биотическими, так и абиотическими факторами, при этом одним из ключевых при потерях эмбрионов может быть дисбаланс микробных сообществ в отделах репродуктивной системы как самок-доноров, так и самок-реципиентов. Изучение состава микробиоты различных отделов и систем многоклеточного организма в последнее время становится все более доминирующей темой в научной литературе. С появлением современных методов идентификации микробов, например метагеномного секвенирования, выявлено большое микробное разнообразие в разных анатомических отделах макроорганизмов. Накоплены данные о микробном составе и его динамике в органах репродуктивной системы, его связях с воспроизводством у млекопитающих, репродуктивным успехом, протеканием беременности, прогнозированием возможностей возникновения патологических процессов. В работе рассматриваются результаты исследований влияния микробиоты на успешность применения репродуктивных технологий, таких как экстракорпоральное оплодотворение, трансплантация эмбрионов, искусственное осеменение. Обсуждается (F. Marco-Jiménez с соавт., 2020) влияние симбиотических бактерий на фертильность и качество семени. Для млекопитающих это направление малоизучено, и крайне необходимо расширять изучение микробиоты репродуктивного тракта сельскохозяйственных животных. Результаты таких исследований дадут дополнительное понимание репродуктивных процессов и представление о причинах неудачных случаев и о положительных исходах воспроизводства. При этом практическое применение такой информации увеличит шансы успешно применять репродуктивные биотехнологии, снизит затраты, связанные с воспроизводством и терапевтическими вмешательствами при лечении патологий репродуктивной системы, а также откроет возможность для разработки и практического применения новых методов, в частности микробной терапии. Итак, можно сделать вывод, что микробиота органов репродуктивной системы млекопитающих оказывает влияние на физиологические процессы размножения (R. Koedooder с соавт., 2019), и при этом очевидно, что, имея возможность управлять микробными сообществами, человек может повысить шансы наступления репродуктивного успеха при воспроизводстве высокоспециализированных пород сельскохозяйственных животных (P.J. Hansen, 2020; R.W. Hyman с соавт., 2012; D.E. Moore с соавт., 2000).
Бесплатно
Статья научная
Фосфор - жизненно необходимый элемент в питании человека, животных и растений. Для цыплят-бройлеров ( Gallus gallus L.) проблема минерального питания и баланса минеральных веществ (включая кальций и фосфор) особенно актуальна из-за короткого периода роста (34-42 сут) при быстром увеличении живой массы и формировании скелета. В растительных ингредиентах кормов фосфор находится в виде фитатных соединений, которые практически не усваиваются организмом птицы. По этой причине в рационы сельскохозяйственной птицы вводят фитазы - ферментные препараты, расщепляющие неусвояемые фитатсодержащие комплексы. Данные российских (О.В. Труфанов, 2011; Е.В. Анчиков, 2012) и зарубежных авторов (S.W. Kim et al., 2018; C.L. Walk et al., 2019; O.O. Babatunde et al., 2019) свидетельствуют о том, что при уменьшенном содержании фосфора в рационе фитаза положительно влияет на суточную прибавку в живой массе, содержание фосфора в крови, прочность большеберцовой кости и содержание минеральных веществ в большеберцовой кости. Нашей целью было изучение влияния двух фитазосодержащих препаратов отечественного производства на продуктивность, минерализацию костяка, переваримость и использование питательных веществ корма бройлерами, а также оценка влияния концентрированной формы препарата на состав микробиома слепых отростков кишечника. Научно-производственные опыты на бройлерах ( Gallus gallus L.) кросса Cobb 500 проводили в 2018 году в виварии Селекционно-генетического центра «Загорское ЭПХ» (г. Сергиев Посад, Московская обл.). Опыт 1 выполняли на птице с 1-суточного до 37-суточного возраста, опыт 2 - с 1-суточного до 36-суточного возраста. В каждом опыте методом аналогов по живой массе были сформированы четыре группы цыплят: I - контрольная, II-IV - опытные (по 35 гол. в группе). В контрольных группах корма были выравнены по содержанию питательных веществ, в опытных количество усвояемого фосфора снижали на 0,1 %. Энзим вводили в комбикорма методом ступенчатого смешивания. В опыте 1 препарат Фидбест-Р (10000 ед/г; ООО ПО «Сиббиофарм», г. Бердск, Россия) включали в комбикорма в количестве 20 г/т (II группа), 40 г/т (III группа) и 60 г/т (IV группа). В опыте 2 препарат Берзайм-Р (50000 ед/г; ООО ПО «Сиббиофарм», г. Бердск, Россия) использовали в количестве 6 г/т (II группа), 12 г/т (III группа) и 30 г/т (IV группа). Учитывали сохранность поголовья, живую массу в 1-, 7-, 14-, 21- и 36-37-суточном возрасте, а также конверсию корма и среднесуточный прирост живой массы. В возрасте 28-36 сут проводили физиологические балансовые опыты, в которых определяли переваримость протеина, жира, клетчатки корма, баланс азота, кальция, фосфора. В конце выращивания определяли химический состав берцовой кости, химический состав грудных и ножных мышц. После убоя осуществляли анатомическую разделку тушек с определением убойного выхода потрошеной тушки. Пробы содержимого слепых отростков кишечника для анализа микрофлоры отбирали у цыплят после убоя в 36-суточном возрасте. Для изучения состава микрофлоры использовали метод T-RFLP (terminal restriction fragment length polymorphism). Использование препарата Фидбест-Р позволило повысить живую массу 37-суточных цыплят во II, III и IV опытных группах соответственно на 2,7; 3,0 и 3,7 % и улучшить конверсию корма на 2,9; 4,0 и 4,6 % по сравнению с контролем. Обогащение комбикормов препаратом Берзайм-Р способствовало улучшению аналогичных показателей на 1,3; 3,1 и 2,0 % и 1,9; 5,6 и 3,7 %. В обоих опытах было установлено положительное влияние энзима на переваримость питательных веществ рациона, усвоение кальция и фосфора, минерализацию костяка цыплят. У цыплят, получавших Берзайм-Р, изучение микрофлоры слепых отростков кишечника показало значительный рост пула целлюлозолитических бактерий, а также бактерий, принадлежащих к семействам Eubacteriaceae , Clostridiaceae , Lachnospiraceae , Ruminococcaceae и филуму Bacteroidetes . Большинство идентифицированных бактерий были отнесены к филумам Firmicutes , Bacteroidetes , Actinobacteria , Proteobacteria и Fusobacteria.
Бесплатно
Микробиота рубца у северных оленей (Rangifer tarandus) с клиническими проявлениями некробактериозов
Статья научная
Некробактериоз - инфекционное заболевание, поражающее многие виды домашних и диких млекопитающих, птиц, человека. Основные клинические проявления болезни связывают с развитием гнойно-некротических поражений кожи, слизистых, внутренних органов, конечностей в результате инфицирования строго анаэробными патогенными фузобактериями - Fusobacterium necrophorum. Для оленеводства некробактериоз северных оленей ( Rangifer tarandus ) относится к одной из наиболее серьезных проблем, поскольку он становится причиной существенных потерь в экономической и хозяйственной деятельности населения в районах Крайнего Севера. В представленном исследовании нами впервые проанализированы различия между составом микробиоты рубца у клинически здоровых северных оленей и животных с проявлениями некробактериоза. Целью исследования была характеристика микробиоты рубца северного оленя при некробактериозе с использованием молекулярных методов. Объектом исследования были северные олени ненецкой породы (здоровые и с признаками некробактериоза), в том числе телята (4-6 мес) и взрослые животные (3-6 лет)...
Бесплатно
Микробное сообщество почвы: физиологическое разнообразие и методы исследования
Статья обзорная
Исследование таксономического и функционального разнообразия ассоциации почвенных микроорганизмов имеет исключительно большое теоретическое значение для понимания структуры микробного сообщества почвы, характера взаимодействия отдельных видов микроорганизмов, входящих в это сообщество, а также их участия в процессах почвообразования и круговороте веществ. В настоящей статье дается краткая история представлений о функционировании микробного комплекса почвы, обеспечивающего трансформацию и минерализацию органического вещества в процессах почвообразования. Почва как среда обитания микроорганизмов гетерогенна и гетерофазна, что определяет микрозональный характер распределения и жизнедеятельности микроорганизмов, обитающих в ней. Структура ассоциации микроорганизмов и ее физиологические параметры изменяются во времени и пространстве, подвержены значительному влиянию природных и антропогенных факторов (Д.Г. Звягинцев, 1987), что вызывает методические трудности и определяет значительную вариабельность результатов при оценке почвенной микрофлоры в работах разных авторов. В настоящем обзоре обсуждаются методические подходы при определении физиологического разнообразия ассоциации почвенных микроорганизмов. Традиционные методы применения элективных питательных сред на протяжении столетия позволили выявить многочисленные физиологические группы микроорганизмов и составить представление об их роли в круговороте веществ, процессах почвообразования и питании растений. Однако за последние 20 лет подобные работы практически не дали ничего принципиально нового как в экологических исследованиях, так и в агрономии. В конце 1990-х годов для изучения физиологического разнообразия были предложена методика анализа спектра потребления органических субстратов (СПС) природной ассоциацией микроорганизмов на базе системы BIOLOG, используемой ранее главным образом в медицинской и общей микробиологии для характеристики исследуемого штамма (J.L. Garland, A.L. Mills, 1991). Такой подход получил дальнейшее развитие (H. Insam, 1997; М.В. Горленко, П.А. Кожевин, 2005 и др.). Разработаны модификации этого метода (EсoPlates, Эколог и др.), различающиеся по набору органических субстратов, которые, как полагают авторы, с наибольшей вероятностью присутствуют в природных средах. Приборное обеспечение системы Эколог (М.В. Горленко, П.А. Кожевин, 2005) позволяет определить не только спектр используемых микроорганизмами органических субстратов, но и дать количественную оценку потребления каждого из них. Для обработки и интерпретации значительного объема информации, получаемой при анализе почвенных образцов, предложен аппарат многомерной математической статистики, рангового распределения, кластерный анализ, а также экологические индексы Шеннона и Пиелу. Метод СПС (мультисубстратное тестирования) имеет высокую производительность, хорошую разрешающую способность (104), удовлетворительную воспроизводимость и служит высокотехнологичным и эффективным инструментом оценки физиологического разнообразия. В статье рассматриваются положительные и отрицательные стороны метода. СПС отражает в той или иной степени потенциал аэробной почвенной микрофлоры, использующей низкомолекулярные органические соединения в процессах катаболизма. Однако наличие нескольких модификаций системы, а также вопросы технического характера служат причиной того, что затруднено сопоставление результатов, полученных разными авторами, отсутствует унифицированный протокол анализа СПС, который требуется для выполнения сравнительных экологических исследований и создания соответствующих национальных и международных баз данных. Таким образом, система анализа спектра потребления органических субстратов находится в состоянии развития и апробации и с накоплением экспериментальных данных и их критического анализа имеет хорошие перспективы для использования в области экологии почвы, изучения взаимоотношения микроорганизмов и растений, а также оценки действия антропогенных факторов.
Бесплатно
Статья обзорная
Для борьбы с болезнями растений современное сельское хозяйство располагает значительным арсеналом пестицидов-ксенобиотиков, токсичных для микроорганизмов. Однако опасное воздействие таких пестицидов или продуктов их разложения на окружающую среду и здоровье человека требует поиска новых, безвредных и экологически безопасных средств борьбы с болезнями. В связи с этим внимание исследователей привлекает феномен естественной устойчивости растений, в том числе их активный иммунитет и те природные вещества, которые могут индуцировать его механизмы (J.D. Jones с соавт., 2006; M. Albert, 2013; L. Wiesel с соавт., 2014; E.J. Andersen с соавт., 2018; D.F. Klessig с соавт., 2018). Источниками таких веществ, в том числе белков и пептидов, могут служить фитопатогенные и непатогенные микроорганизмы. При их взаимодействии с растениями микробные белки играют роль элиситоров неспецифической устойчивости, распознаваемых как консервативные микробные паттерны (МАМРs или PAMPs), которые индуцируют первую линию активной обороны растений (базовую устойчивость, или PTI) (C. Zipfel, 2009; M.A. Newman, 2013; J. Guo с соавт., 2022). Другие микробные белки - эффекторы, участвующие в развитии болезни, в случае узнавания их растениями-хозяевами также могут активировать защитные ответы как элиситоры расоспецифической устойчивости (B.P. Thomma с соавт., 2011; W. Zhang с соавт., 2022; B.C. Remick с соавт., 2023). Восприятие микробных белковых элиситоров растительными рецепторами вызывает быстрые ответные реакции и может приводить к развитию длительной системной устойчивости растений (T. Boller, G. Felix, 2009; J. B. Joshi с соавт., 2022; S. Wang с соавт., 2023). Изучение свойств и механизмов действия микробных белков представляет собой кластер исследований, результаты которых становятся базой для развития одного из наиболее экологичных направлений в защите растений, способного привести к разработке новых эффективных средств биоконтроля для устойчивого сельского хозяйства. За несколько последних десятилетий у непатогенных и фитопатогенных грибов, оомицетов, бактерий и вирусов, в том числе поражающих сельскохозяйственные культуры, идентифицирован ряд белков-элиситоров, которые относятся к MAMP/PAMP-типу, а также эффекторов, индуцирующих специфический иммунитет (ETI). В представленном обзоре суммирована и проанализирована информация о наиболее важных достижениях в области идентификации и исследования элиситорных белков, которые продуцируют различные бактерии, грибы, оомицеты и вирусы. В тех случаях, когда это известно, кратко описаны особенности структуры элиситоров и механизмы их действия, а именно те защитные ответы растений, которые индуцируются соответствующими элиситорами (D. Qutob с соавт., 2003; M. Tarallo с соавт., 2022; Q. Xu с соавт., 2022). Показано многообразие видов микроорганизмов, которые способны продуцировать элиситорные белки, запускающие механизмы как специфической, так и неспецифической устойчивости. Как примеры элиситоров наиболее подробно рассмотрены флагеллин, харпины, фактор элонгации Tu, белки холодового шока, эффекторы Cladosporium fulvum , элиситоры фитопатогенных и непатогенных фузариевых грибов из других микромицетов, а также недавно открытые МАМРs/PAMPs и ETI-индуцирующие белки. В обзор включена информация об элиситорах оомицетов, микробных ферментах, обладающих свойствами элиситоров, гликопротеинах и пептидогликанах, а также эффекторных белках фитовирусов (Y. Jin с соавт., 2021; L. Cai с соавт., 2023). Кроме того, в отдельном разделе на примере коммерческих препаратов, созданных на основе бактериальных и грибных белковых элиситоров, в том числе в России и Китае, которые доказали свою защитную эффективность в полевых условиях, показана перспективность практического применения микробных элиситорных белков (V.G. Dzhavakhiya с соавт., 2003; W.P. Liu с соавт., 2007; J. Mao с соавт., 2010; Q. Dewen с соавт., 2017).
Бесплатно
Статья научная
Используемый нами подход, предполагающий сочетание эндофитных и ризобактерий при разработке микробных препаратов для растениеводства, позволяет формировать самодостаточные растительно-микробные системы, повышая эффективность сельскохозяйственного производства и снижая экологическую нагрузку на окружающую среду. В статье представлены данные по свойствам перспективных штаммов эндофитных и ризобактерий и их эффективности в вегетационных и полевых опытах. Ризобактерии выделяли из корней растений томата ( Solanum lycopersicum L.) сорта Белла, эндофитные бактерии - из внутренних тканей стебля борщевика ( Heracleum sphondylium L.). Для видовой идентификации изучаемых штаммов бактерий определяли нуклеотидные последовательности гена 16S-рРНК, а также культурально-биохимические свойства. В вегетационных опытах использовали среднеспелый сорт салата ( Lactuca sativa L.) Ералаш и раннеспелый сорт редиса ( Raphanus sativus L.) Дуро. Показано, что штамм Bacillus subtilis TR6 был активен против всех тестируемых фитопатогенных грибов. Зоны ингибирования составляли 17,4-48,2 мм. Практически все исследуемые штаммы были способны продуцировать ауксины, кроме штамма TR7. Наибольшая продукция ауксинов наблюдалась у штаммов TR9 и TR1 - соответственно 12,3 и 20,1 мкг/мл среды. Три из пяти изученных штаммов ( B. subtilis НС8, B. subtilis B2G и Azotobacter chroococcum AZ7) достоверно увеличивали (на 15,2-34,2 %) биомассу у салата. Штаммы B. subtilis Ч-13 и B. subtilis TR6 недостоверно увеличивали урожай зеленой массы салата. Среди изученных штаммов следует отметить B. subtilis НС8, который достоверно увеличивал (на 15,2-42,1 %) урожай редиса и салата в вегетационных опытах. Применение микробных препаратов на основе эндофитных и ризобактерий может быть эффективным перспективным элементом современных технологий выращивания ячменя ( Hordeum vulgare L.), существенно снижая себестоимость производства и улучшая эффективность применения минеральных удобрений при его возделывании. Так, урожай зерна ячменя сорта Данута (2-летние полевые опыты) при применении микробных препаратов на основе эндофитных и ризобактерий достоверно увеличился на 23,8-43,9 % по сравнению с контролем и на 11-29 % по сравнению с фоном, где вносились только минеральные удобрения. Эффективность использования азота из минерального удобрения при инокуляции семян ячменя перспективными штаммами эндофитных и ризобактерий увеличивалась на 11,7-22,1 %, фосфора на 5,1-10,3 %, калия на 10,2-19,4 %.
Бесплатно
Микроорганизмы в условиях глобального изменения климата
Статья научная
Климат нашей планеты стремительно меняется, наблюдается глобальное потепление и увеличивается концентрация CO 2 в атмосфере. По прогнозам международной организации в области климата - Межправительственной группы экспертов по изменению климата (Intergovernmental Panel on Climate Change - IPCC, Швейцария), к концу XXI века увеличение температуры Земли может составить до 4,6 °С (РРЭЦ, 2009). Беспрецедентная скорость таких процессов оставляет мало шансов биологическим видам и экосистемам на приспособление к столь быстрым климатическим переменам. Это приводит к изменению географического распространения видов фитопатогенных грибов. Так, в 1985 году в европейской части России зарегистрировано новое заболевание пшеницы - желтая пятнистость листьев, вызываемая Pyrenophora tritici-repentis (Died.) Drechsler (Е.Ф. Гранин с соавт., 1989). В 2005-2007 годах возбудитель заболевания гриб P. tritici-repentis появился на пшенице в Северо-Западном регионе России. На некоторых сортах распространение болезни достигало 70 %. «Южные» популяции по расовому составу разнообразнее «северных», но последние более вирулентны в отношении сортов-дифференциаторов. Видимо, гриб P. tritici-repentis в новых экологических условиях не успел еще накопить достаточного количества мутаций, обеспечивающих внутривидовое разнообразие, а закрепляется в новой нише за счет усиления вирулентных и агрессивных свойств. Возбудитель фузариоза зерновых культур гриб Fusarium graminearum исторически на территории России локализуется в двух зонах: на Северном Кавказе и на Дальнем Востоке. Однако, начиная с 2003 года, возбудитель распространился на Северо-Западе России. В 2007 году средняя степень распространения болезни на зерновых достигала 93,3 %, в 2008 году - 87,3 %. В последние годы F. graminearum стал доминирующим видом на зерновых в Нидерландах (J. Arts с соавт., 2003), Англии (P. Jennings с соавт., 2004), Северной Германии (T. Miedaner с соавт., 2008) и Финляндии (T. Yli-Mattila с соавт., 2010). Доминирующий вид, вызывающий на юге России септориоз пшеницы, - гриб Septoria tritici, на Северо-Западе - Stagonospora nodorum. В 2003-2005 годах S. tritici стал основным патогеном на пшенице в северо-западной зоне. На восприимчивых сортах яровой пшеницы распространение болезни достигало 51-100 %, а вредоносность находилась в пределах 8-30 %. Эти наблюдения показывают, что глобальное потепление ведет к распространению термофильных видов грибов с юга на север. Потепление почвы стимулирует активность почвенных грибов из родов Pythium, Rhizoctonia, Sclerotinia, уменьшает латентный период развития болезни и увеличивает агрессивность патогенов. Температура может влиять на функции генов вирулентности паразитов и генов устойчивости сортов растений. При изменении температуры окружающей среды может происходить смена доминирования видов. Видимо, особое внимание при прогнозировании фитосанитарной ситуации в связи с потеплением климата следует обратить на термоустойчивые виды. Рекомендуется осуществлять постоянный мониторинг за появлением новых заболеваний растений, корректировку защитных мероприятий против болезней, создавать сорта с более широкой способностью адаптироваться к изменяющимся условиям окружающей среды.
Бесплатно
Статья научная
Получение качественного посадочного материала в цветоводстве и садоводстве связывают с необходимостью применять высокие технологии оздоровления и тестирования. Как известно, методы микроразмножения также широко используются селекционерами для ускоренной репродукции ценного материала и служат важным способом поддержания существующего биоразнообразия в случае с видами, занесенными в Красные книги. Однако для ряда цветочно-декоративных, и особенно субтропических плодовых культур, редких исчезающих видов растений дикой флоры еще не описаны надежные приемы получения и размножения растений-регене-рантов in vitro. В настоящей работе представлены результаты разработки и усовершенствования методов микроклонального размножения чая Camellia sinensis (L.) Kuntze, лимона Citrus limon (L.) Burm, камелии японской Camellia japonica L. и Lilium caucasicum Miscz. ex Grossh. (исчезающий эндемичный вид Западного Кавказа). Для вышеперечисленных субтропических и декоративных растений выявлены особенности получения стерильной культуры и сезонные сроки (май-октябрь) их введения в культуру in vitro. Оптимизированы питательные среды и условия культивирования для микроклонального размножения изучаемых культур. Так, для чая культивирование эксплантов на питательной среде WPM (Woody Plant Media), дополненной фиторегуляторами 6-бензиламинопурином (6-БАП, 3,0 мг/л) и аденином (0,9 мг/л), способствовало индукции многочисленных адвентивных микропобегов. Активный рост микропобегов для камелии японской был отмечен также на питательной среде WPM с фиторегуляторами 6-БАП и индолил-3-уксусной кислотой (ИУК) в концентрации соответственно 2 мг/л и 0,5 мг/л. Для сортов лимона надежным способом размножения оказалась микропрививка. Выявлено, что после 3-го цикла микропрививки коэффициент размножения микрочеренков в 2 раза превышал аналогичный показатель для микропобегов из пазушных почек растений-доноров и составил 4,6 шт/побег. У L. caucasicum использование различных частей луковичных чешуй показало, что эффективность индукции морфогенеза in vitro зависела от того, какая часть использовалась в качестве экспланта. Через 48 сут в стерильных условиях из базальной и медиальной частей чешуй развивались преимущественно адвентивные побеги, реже происходил каллусо- и ризогенез, в то время как в культуре апикальных частей преобладал каллусогенез. В доступной литературе мы не нашли данных о возможности получения культуры тканей у L. caucasicum. Таким образом, нами впервые разработан протокол для размножения in vitro этого исчезающего эндемика Западного Кавказа.
Бесплатно
Статья научная
Представлен обзор зарубежной литературы, посвященный проблеме применения микросателлитов для исследований эволюции, происхождения и дивергенции сельскохозяйственных животных. На обширном материале рассматривается роль микросателлитов в организме человека и животных разных видов. Обсуждается возможность использования микросателлитов в качестве маркеров для оценки аллелофонда, достоверности происхождения и филогенеза локальных и широкораспространенных пород животных.
Бесплатно
Статья научная
Облепиха крушиновидная ( Hippopha ё rhamnoides L.) представляет интерес как пищевое и лекарственное растение. Ее плоды содержат витамины C, B 1, B 2, E, P, полиненасыщенные жирные кислоты, каротин, другие биологически активные вещества. Основным лимитирующим фактором интродукции облепихи служит температурный режим зимне-весеннего периода, причем к неблагоприятным условиям наиболее чувствительна мужская генеративная сфера. Мы изучали микроспорогенез у гибридов Hippopha ё rhamnoides L. разного эколого-географического происхождения селекции Нижегородской государственной сельскохозяйственной академии. Проводили мониторинг этапов микроспорогенеза и развития пыльцевого зерна. Стадию развития мужского гаметофита определяли на давленых временных препаратах. По результатам исследований выделены две группы гибридов, различающихся по срокам начала и протекания отдельных этапов микроспорогенеза. К первой группе относятся гибриды с преобладанием морфофизиологических признаков катунского (Дебют, 5/87, 1/89 и 1/91), ко второй — прибалтийского (Геракл, 31/89, 1/90 и 5/93) экотипа. У гибридов из первой группы начало микроспорогенеза и образование тетрад микроспор происходят при более низких суммах положительных температур (соответственно 48,5-49,5 и 114,8-118,5 °С), чем у гибридов из второй группы (62,0-71,1 и 135,6-147,0 °С). При этом созревание пыльцы и цветение (пыление) мужских растений у изученных экотипов протекают практически одновременно при сумме положительных температур соответственно от 171,8 до 216,6 °С и от 276,3 до 343,9 °С.
Бесплатно
Микроспорогенез у сортов Pyrus, Malus, Cerasus, Microcerasus и их гибридов
Статья научная
Изучены особенности микроспорогенеза у видов Pyrus communis, Malus domestica, Cerasus vulgaris, Microcerasus tomentosa, Cerasus avium, а также у их межвидовых и межродовых гибридов. Описаны типичные и нетипичные нарушения микроспорогенеза. Первые были обнаружены у всех изученных растений, вторые - в основном у гибридов. Нетипичные нарушения становились причиной низкой фертильности пыльцевых зерен.
Бесплатно
Статья научная
В настоящее время признается экономическая важность улучшения качества свинины при одновременном продолжении наращивания объемов ее производства. Показано, что выбор рациона кормления влияет на характеристики мышечных волокон, а в предупреждении появления и развития миопатических изменений мяса важная роль отводится веществам-адаптогенам, в которых нуждаются животные в период активного роста, - витаминам и биофлавоноидам. В настоящей работе на примере гибридных свиней впервые показано положительное влияние скармливания комплекса адаптогенов дигидрокверцетина и витаминов Е, С в период откорма на микроструктурные характеристики musculus Longissimus dorsi. Цель работы - оценка влияния комплекса адаптогенов дигидрокверцетина и витаминов Е, С на микроструктурные характеристики мышечной ткани мяса, получаемого от гибридных свиней. Опыты проводили в 2021-2022 годах в ФГБНУ ФНЦ пищевых систем им. В.М. Горбатова РАН, ФГНУ ФИЦ ВИЖ им. Л.К. Эрнста и БМПК (Брянская обл). Для эксперимента отобрали 108 помесных поросят ( Sus scrofa domesticus ) F2 [(крупная белая ½ ланд-рас) ½ дюрок]. Продолжительность периода откорма составляла 58 сут. Поросята разделили на две группы (контрольную и опытную) случайным образом. Контрольная группа получала только комбикорм СК-6. Опытной группе дополнительно давали экспериментальный комплекс адаптогенов (ДКВЕС), содержащий ДКВ (Экостимул-2, АО «Аметис», Россия; содержание ДКВ 72-73 %) в дозе 32 мг/кг корма, витамин Е (ИННОВИТ Е60, ГК «МЕГАМИКС», Россия) - 10 мг/кг корма, витамин С (Тайгер С 35, «Anhui Tiger Biotech Co., Ltd.», Китай) - 35 мг/кг корма. Молодняк взвешивали дважды - на 0-е и 58-е сут. Проводили индивидуальное (по 10 гол. из группы) и групповое взвешивание. После убоя животных определяли массу парной туши, а также убойный выход. Для изучения микроструктуры мышечной ткани через 45 мин после убоя из длиннейшей мышцы спины ( musculus longissimus dorsi ) отбирали образцы размером 3½3½3 см. Образцы фиксировали в 10 % нейтральном забуференном растворе формалина в течение 72 ч при комнатной температуре. Для дальнейшего исследования от каждого образца отбирали два фрагмента размером 1,5½1,5½0,5 см с продольной и поперечной ориентацией мышечных волокон, промывали холодной проточной водой в течение 4 ч и уплотняли в растворах желатина («AppliChem GmbH», Германия) по восходящей концентрации (12,5 %, 25 %) при 37 °С в течение 8 ч в каждом растворе. Серийные срезы толщиной 16 мкм изготавливали на криостатате MIKROM-HM525 («Thermo Scientific», США). Срезы монтировали на стекла Menzel-Glaser («Thermo Scientific», США) и окрашивали гематоксилином Эрлиха и 1 % водно-спиртовым раствором эозина («BioVitrum», Россия). Изучение гистологических препаратов и их фотографирование осуществляли с использованием светового микроскопа AxioImaiger A1 («Carl Zeiss», Германия; видеокамера AxioCam MRc 5, «Carl Zeiss», Германия). Для морфометрических исследований применяли программу анализа изображений AxioVision 4.7.1.0 («Carl Zeiss», Германия). Диаметр мышечных волокон, длину саркомеров и площадь поперечного сечения гигантских волокон измеряли в интерактивном режиме. При изучении поперечных срезов гистологических препаратов определяли форму мышечных волокон, плотность их расположения, состояние ядер, толщину и состояние соединительнотканных прослоек, выявляли гигантские волокна. На продольных срезах определяли состояние и форму мышечных волокон, состояние сарколеммы, наличие исчерченности (поперечной, продольной), наличие деструктивных изменений (разрывы, трещины, фрагментация), выявляли узлы гиперсокращения. По результатам откорма животных контрольной и опытной групп мы не обнаружили статистически значимых различий по живой массе и убойными показателями, однако гистологические исследования выявили достоверные различия между группами по средним значениям плотности расположения мышечных волокон (р = 0,02) и длине саркомеров (р = 0,000007). Снижение числа гигантских волокон в образцах от опытной группы почти в 2 раза (11,60 против 21,30 шт/см2) свидетельствовало о существенном улучшении микроструктуры образцов по сравнению с контрольной группой животных, не получавших ДКВЕС. Менее выраженный характер деструктивных изменений сарколеммы в опытной группе также указывал на повышение стрессоустойчивости животных. С учетом значительной вариабельности морфометрических показателей в обеих группах была применена балльная оценка, позволяющая на основании результатов изучения микроструктуры мышечных волокон классифицировать туши по степени выраженности миопатических изменений мышечной ткани. В контрольной группе была только одна туша без признаков миопатии, четыре туши имели признаки умеренной миопатии и пять туш - выраженной миопатии. Напротив, в опытной группе в четырех тушах признаки миопатии отсутствовали, шесть туш имели признаки умеренной миопатии.
Бесплатно
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
