Статьи журнала - Сельскохозяйственная биология
Все статьи: 1718
Статья научная
Род Brassica L. - источник масличных, овощных, пряных, кормовых и декоративных культур, широко выращиваемых по всему миру. Большинство культурных растений относятся к трем диплоидным видам B. rapa L. (2 n = 20, геном AA), B. nigra (L.) K. Koch (2 n = 16, BB) и B. oleracea L. (2 n = 18, CC) и трем аллотетраплоидным видам B. juncea (L.) Czern. (2 n = 36, AABB), B. napus L. (2 n = 38, AACC) и B. carinata A. Braun (2 n = 34, BBCC), которые возникли в результате естественной гибридизации диплоидов. Эффективным способом увеличения генетического разнообразия и улучшения агрономических признаков культур Brassica служит отдаленная гибридизация. Для контроля интрогрессии геномного материала при отдаленной гибридизации необходимо применение методов генетического маркирования. В настоящей работе предложен эффективный подход для контроля интрогрессии геномов A, B и C Brassica у растений, полученных в результате межвидовой гибридизации. Впервые выявлены специфичные для A-, B- и C-геномов Brassica микросателлитные маркеры, длина которых определена в системе высокоразрешающего электрофореза с точностью до одного нуклеотида, а также изучена возможность применения этих маркеров для анализа селекционных образцов, полученных в результате межвидовой гибридизации. Целью исследования была разработка высокопроизводительной технологии контроля интрогрессии геномов A, B и C у представителей рода Brassica при отдаленной гибридизации на основе мультиплексного микросателлитного ПЦР-анализа геном-специфичных микросателлитных маркеров. В качестве контрольных образцов исследовали растения, полученные из Центра генетических ресурсов CGN (Centre for Genetic Resources, Нидерланды) и Всероссийского института генетических ресурсов растений им. Н.И. Вавилова (ВИР, г. Санкт-Петербург). Растительный материал для анализа интрогрессий был предоставлен сотрудниками ООО Селекционная станция им. Н.Н. Тимофеева (г. Москва). Геномную ДНК получали методом адсорбции на сорбенте. ДНК амплифицировали в ПЦР с праймерами, специфичными для локусов Na10-D09, Na12-A02, Na12-F12, Ni2-B02, Ni2-F02, Ni3-G04B, Ol12-A04, Ra2-E12, BRMS-043, BN6A2. Анализ флуоресцентно меченных ПЦР-фрагментов осуществляли методом высокоразрешающего электрофореза (генетический анализатор Нанофор-05, ООО НРФ «Синтол»-ФГБНУ Институт аналитического приборостроения РАН, Россия). Длину ПЦР-фрагментов устанавливали с помощью программного обеспечения ДНК Фрагментный анализ (ФГБНУ ИАП РАН, Россия). В результате проведенного исследования разработана система для мультиплексного ПЦР-анализа на основе шести микросателлитных локусов (Na12-A02, BRMS-043, Na10-D09, Ol12-A04, Ni2-F02, BN6A2), позволяющая в одну стадию определить наличие маркеров геномов A, B и C у видов рода Brassica . Маркеры, специфичные для геномов A, B и C, были установлены в процессе мультиплексного ПЦР-анализа контрольных образцов Brassica с известной видовой принадлежностью и геномным составом: B. rapa (AA), B. nigra (BB), B. oleracea (CC), B. napus (AACC), B. juncea (AABB), B. carinata (BBCC). Длину маркерных фрагментов определили в системе высокоразрешающего электрофореза на генетическом анализаторе с точностью до одного нуклеотида. Маркеры, специфичные для генома A, выявлены в локусах Na12-A02 (178, 180 и 182 п.н.), BRMS-043 (303, 307 и 313 п.н.), Na10-D09 (283, 285, 291, 293 и 299 п.н.), для генома B - в локусах Na12-A02 (196, 198, 200, 202, 204, 212, 214 и 216 п.н.), Ol12-A04 (125, 127 и 129 п.н.), Ni2-F02 (198, 200, 202, 204 и 208 п.н.), BN6A2 (222 п.н.), для генома C - в локусах Na12-A02 (164, 168 и 170 п.н.), Ni2-F02 (164, 166, 168 и 186 п.н.). С использованием разработанной мультиплексной системы в генетических профилях образцов (Эт2 ½ КК)2 ½ Цв9, (Эт2 ½ КК)1, Грин ½ FBLM(1), JR ½ Агр2ки, БК ½ ЗМ1-1(6), БК ½ ЗМ1-1(8), БК и КБ, полученных в результате отдаленной гибридизации, выявлена интрогрессия фрагментов геномов A, B и/или C . Таким образом, у образцов с известной селекционной историей подтверждено наличие соответствующих геномов. Благодаря автоматизации всех этапов анализа в формате 96-луночного планшета эта технология позволяет осуществлять широкомасштабный скрининг селекционных образцов и может быть внедрена в практику как инструмент контроля интрогрессии A-, B- и C-геномного материала, а также контроля его наследования в последующих поколениях.
Бесплатно
Статья научная
Резюме: Sarcoptes scabiei / mange - это мелкий клещ округлой формы, бледно-серого цвета, который живет в эпидерме кожи млекопитающих и вызывает чесотку. Несмотря на то, что биология клеща хорошо изучена, а его взаимодействие с хозяином интенсивно исследуется, анализ данных демонстрирует отсутствие культуры клеток, на которой клещ мог бы размножаться in vitro. Это факт сдерживает разработку современных эффективных методов диагностики заболевания и изучение иммунного ответа после заражения паразитом с перспективой создания вакцин, оценку результатов использования препаратов для клинического лечения заболевания, вызванного клещом. В связи с этим особенно актуален поиск клеточной системы, которая позволила бы поддерживать жизнеспособность Sarcoptes scabiei / mange in vitro. Мы описываем клеточные системы, представленные мультипотентными мезенхимными стромальными клетками (ММСК), которые могут быть использованы для этих целей. ММСК выделяли из подкожно-жировой ткани (ПЖТ) крупного рогатого скота (КРС) и человека...
Бесплатно
Статья научная
Распространение летальных и полулетальных генетических мутаций в популяциях крупного рогатого скота становится причиной эмбриональной и постэмбриональной смертности телят. Использование ограниченного числа быков-производителей создает опасность широкого распространения генетических аномалий. Рецессивный дефект голштинского скота - дефицит холестерина HCD (haplotype cholesterol deficiency) характеризуется гибелью телят в первые дни или месяцы жизни. Степень распространения этого дефекта в настоящее время очень высока (в разных странах от 6 до 17 %). Следует отметить, что в целом сведений о связи рецессивных мутаций с продуктивностью молочного скота немного, а данные о влиянии мутации HCD, впервые описанный в 2015 году, на селекционно значимые признаки крайне ограничены. Мы впервые провели генетическую оценку района гена APOB на хромосоме BTA11 в российской популяции коров и определили показатели молочной продуктивности в зависимости от статуса по HCD. Полученные результаты свидетельствуют, что в изученной нами популяции мутация HCD не снижает племенную ценность животных по молочной продуктивности и качеству молока (по жиру и белку)...
Бесплатно
Мясная продуктивность помесных овец от скрещивания маток Цигайской породы с баранами породы Тексель
Статья научная
Оценивали убойные качества, морфологический состав туш, химический, аминокислотный и жирно-кислотный состав мяса, а также энергетическую ценность последнего у молодняка чистокровных овец цигайской породы и помесей от скрещивания маток цигайской породы с баранами породы тексель.
Бесплатно
Мясные качества овец бакурской и русской длинното-щехвостой пород в условиях Среднего Поволжья
Краткое сообщение
Оценивали мясные качества овец в зависимости от породы и возраста животных. Определяли убойные показатели животных, а также морфологический и сортовой состав туш.
Бесплатно
Накопление аланина в клетках эндофита Klebsiella terrigena Е6 в условиях азотфиксации
Статья научная
На модельном объекте (штамм Klebsiella terrigena Е6, способный колонизировать ткани ячменя и подсолнечника) изучали возможные метаболические пути выноса фиксируемого N из клеток азотфиксирующих бактерий-эндофитов в небобовые растения. В исследовании реализован оригинальный методический подход — анализ пула основных аминокислот в бактериальных клетках с целью выявления возможного акцептора аммонийной группы глутамата, образующегося при азотфиксации. Обнаружено, что в условиях азотфиксации доминирующей аминокислотой в клетках K. terrigena Е6 был аланин (53,4 % от суммы аминокислот). При добавлении в среду роста бактерий пирувата накопление аланина увеличивалось в 1,4 раза. Полученные результаты позволяют предположить, что аммонийная группа у K. terrigena Е6 при азотфиксации переносится из глутамата на пируват, а образующийся при этом аланин может служить переносчиком фиксированного азота из клеток бактерий.
Бесплатно
Накопление тяжелых металлов в органах земляники садовой в условиях техногенного загрязнения
Статья научная
Крупные промышленные плантации и участки садоводов-любителей часто расположены в зоне влияния промышленных центров, где велик риск накопления тяжелых металлов (фоновые показатели по Cu, Zn и Pb могут быть превышены в 4-55 раз). В растительном организме на границах «корень-стебель», «стебель-лист» и «стебель-репродуктивные органы» существуют физиологические барьеры, препятствующие поступлению токсикантов в плоды. В 2006-2008 годах в Мценском районе Орловской области в условиях полиэлементного техногенного загрязнения светло-серой лесной почвы нами изучено содержание свинца, никеля, цинка, железа и меди в вегетативных органах (корни, корневища, черешки листьев, листья) и плодах у четырех сортов земляники садовой Fragaria ½ ananassa (Duchesne ex Weston): Рубиновый кулон, Мамочка, Былинная и Богема. Для каждого элемента наблюдали специфическое распределение в органах растений, особенности которого зависели от физиологического значения элемента, его химических свойств и техногенной нагрузки. В то же время были отмечены существенные сортовые различия. У сортов Рубиновый кулон, Мамочка и Былинная листья содержали больше свинца, чем корни, что может объясняться дополнительным фолиарным поглощением элемента из атмосферы. У сорта Богема наблюдалось постепенное снижение аккумуляции свинца в ряду корни-корневища-листья-плоды. Заметная фиксация никеля в корнях отмечена только у сорта Мамочка. У остальных сортов плоды содержали достоверно больше никеля, чем подземные органы. Распределение цинка и железа по органам было обусловлено генетическими особенностями сортов земляники. Цинк не накапливался в вегетативных органах у сортов Рубиновый кулон и Мамочка. В корнях у сорта Богема и в корневищах у сорта Былинная, напротив, наблюдалась высокая аккумуляция этого элемента. Растения сортов Рубиновый кулон, Мамочка и Богема содержали железо преимущественно в корнях и плодах, сорт Былинная - в корневищах и черешках листьев. Для Pb - НСР А = 0,24; НСР В = 0,27; НСР АВ = 0,53; для Ni - НСР А = 0,04; НСР В = 0,05; НСР АВ = 0,10; для Zn - НСР А = 0,24; НСР В = 0,27; НСР АВ = 0,53; для Fe - НСР А = 0,79; НСР В = 0,89; НСР АВ = 1,77; для Cu - НСР А = 0,47; НСР В = 0,52; НСР АВ = 1,05 (фактор А - сорта земляники; фактор В - органы растения). Сортовые различия в накоплении тяжелых металлов свидетельствуют о возможности уменьшить экологический риск загрязнения плодов земляники при помощи целенаправленного подбора сортов.
Бесплатно
Статья научная
Продуктивность растений и накопление биологически активных веществе определяются комплексом сложных взаимодействий физиолого-биохимических процессов, экологических факторов и применяемых агротехнологий. Возможности широкого использования галеги восточной во многом обусловлены ее исключительной приспособляемостью к различным условиям окружающей среды и большим потенциалом урожайности. Несмотря на достаточно длительную историю интродукции G. orientalis как кормовой культуры в разных регионах мира и в России, сведения об аккумуляции в ее зеленой массе фотосинтетических пигментов, витамина С и флавоноидов при адаптации к новым условиям произрастания немногочисленны, а для севера России полностью отсутствуют. Ранее мы впервые описали фенологические, эко-морфологические особенности и оценили фотосинтетический потенциал, продуктивность зеленой массы и семян у галеги восточной при выращивании в зоне Средней тайги Западной Сибири. В настоящей работе систематизированы полученные нами впервые данные о накоплении фотосинтетических пигментов, витамина С и флавоноидов в растениях галеги восточной в пункте интродукции. Цель исследования - охарактеризовать содержание этих соединений при адаптации к новым экологическим условиям при разных агротехнических приемах и в зависимости от возраста травостоя. Интродукционные исследования проводили в 2013-2015 годах на экспериментальном участке в поселке Барсово (Ханты-Мансийский автономный округ - Югра, Сургутский р-н, 61°15′00″ с.ш., 73°25′00″ в.д.) на сорте Гале. Растения выращивали с использованием гороха в качестве покровной культуры, в монокультуре с предпосевной обработкой семян микробиологическим препаратом Байкал-ЭМ1 (ООО НПО «ЭМ-Центр», Россия) и в монокультуре без обработки. Эффект сравниваемых агротехнических приемов (монокультура, монокультура с предпосевной обработкой семян микробиопрепаратом Байкал-ЭМ1, смешанный посев с горохом) при сравнении суммарного содержания хлорофиллов (Chl a + Chl b) в листьях проявился со 2-го года жизни растений. При обработке микробиопрепаратом в течение 2-го и 3-го года этот показатель был выше, чем в контроле (по фазам развития на 19-22 % и на 16-18 %), в смешанном посеве - снижался в конце 2-го года, но к концу 3-го года превысил контрольные значения на 33 %. В контроле содержание Chl a в листьях галеги восточной в год посева, на 2-й и 3-й годы жизни в среднем за вегетационный сезон составило 1,23±0,10; 1,29±0,12 и 1,32±0,14 мг/г сухой массы. В среднем за 2-й год при применении удобрения Байкал-ЭМ1 содержание Chl a в листьях возросло на 15 % в сравнении с контролем, при совместном посеве с горохом - оставалось в пределах контрольных значений (1,20±0,23 мг/г) (р≤£ 0,05). В среднем за 3 года при применении микробиологического препарата значение Chl a/Chl b в листьях достоверно (р≤£ 0,05) снизилось, что может указывать на повышение адаптивного потенциала растений, в бинарных посевах - осталось в пределах контрольных значений. Доля хлорофиллов (Chl a + Chl b), локализованных в светособирающих комплексах листьев, варьировала от 20 до 90 % от фенологи-ческой фазы, возраста травостоя и варианта опыта. В контроле, при инокуляии микробиопре-паратом и в смешанном посеве корреляция между Chl a/Chl b и долей хлорофиллов (Chl a + Chl b), локализованных в ССК, составила соответственно r = -0,83; r = -0,93 и r = -0,65. Сравниваемые агротехнические приемы не привели к статистически значимому изменению показателя Chl/Car у интродуцента. Тем не менее при инокуляции препаратом Байкал-ЭМ1 и в смешанном посеве с горохом накопление каротиноидов в листьях галеги восточной превышало таковое в контроле. В среднем за годы исследования по всем вариантам опыта накопление всех пигментов в листьях прямо коррелировало с ГТК. Содержание Chl b и каротиноидов оказалось слабее связано с температурным режимом региона, при этом первый показатель прямо коррелировал с количеством осадков за сезон, а для второго отмечали отрицательную корреляцию. При инокуляции препаратом Байкал-ЭМ1 содержание витамина С в листьях в 1-й и 2-й год жизни растений повышалось относительно контроля, к 3-му году - практически сравнялось с контрольными значениями, в бинарном посеве на 3-й год снижалось относительно контроля. Содержание флавоноидов в листьях при при-менении микробиопрепарата и в контроле на 3-й год (когда растения перешли к генеративному развитию) резко снизилось, тогда как в посеве с покровной культурой, где продолжалась виргинильная стадия - резкое возросло (в 1,6 раза по сравнению с предыдущими годами). В целом полученные данные свидетельствуют, что применение микробиологического препарата Байкал-ЭМ1 в большей степени способствовало адаптации растений галеги восточной 2-го и 3-го годов жизни к новым экологическим условиям.
Бесплатно
Нанотехнологии в изучении работы генов (обзор)
Статья обзорная
Обсуждаются современные технологии микроскопирования, позволяющие напрямую наблюдать генные продукты в клетках, и в частности перспективы применения нанок-ристаллов - квантум-дотов (QDs). Приведены материалы флуоресцентного микроскопирования ткани молочной железы овец, трансгенных по химозину. Эти данные сравниваются с результатами использования новых методических решений для визуализации в клетке продуктов синтеза на основе флуоресцентных проб с наночастицами. Описаны другие способы повышения эффективности микроскопирования при выявлении следов генной активности.
Бесплатно
Наноформы Al (Fe, Mn)-осаждающего микроорганизма с широким ареалом
Статья научная
Данные о функционировании микробного сообщества с участием малых форм расширяются, чему способствуют современные молекулярно-генетические технологии таксономического и количественного учета. Известно, что в железомарганцевых конкрециях почв значительная часть бактерий представлена наноформами с высокой долей жизнеспособных особей. Как среди наноформ, так и среди бактерий крупного размера обнаруживаются одни и те же филогенетические группы. Однако значительная часть наноформ не идентифицированы. Описанной нами причастностью Al (Fe, Mn)-осаждающего микроорганизма к образованию высокоглиноземистого вещества объясняется присутствие указанного вещества в минеральной фракции поверхностно-рыхлого слоя шлакового субстрата, охватывающего огромные площади и массово заселенного этим микроорганизмом. Возможная роль рассматриваемого микроорганизма в выведении ионов алюминия из раствора и детоксикации посредством осаждения на собственных структурах пока не оценена. Проведенные исследования свидетельствуют, что многие свойства, присущие Al (Fe, Mn)-осаждающему организму, могут быть рассмотрены с позиций микроорганизма сапрофитного, свободноживущего, микоплазмаподобного, связанного с первичным бокситообразованием, однако его значимость для почв с повышенной алюминиевой кислотностью и алюминиевой токсичностью еще предстоит оценить. В работе рассматривается Al (Fe, Mn)-осаждающий микроорганизм из дерново-подзолистых почв (алюминиевая кислотность и алюминиевая токсичность при подзолообразовательном процессе) и современного изверженного вулканического материала (образование высокоглиноземистого вещества - исходной стадии бокситообразования). Поскольку ранее выявленный Т.В. Аристовской Al-осаждающий микроорганизм был отмечен как родственный иловому Metallogenium и широко распространенный в почвах, для обсуждения результатов привлечены собственные исследования Metallogenium из озерного ила. В накопительных культурах Al (Fe, Mn)-осаждающего микроорганизма со временем объекты мельчали, а сканирующий электронный микроскоп подтвердил наличие ультрамелких форм (0,1-0,2 мкм). В мелкодисперсной фракции вулканического материала просвечивающий электронный микроскоп выявил нитеобразные структуры, представленные овальными телами с диаметром 0,1-0,3 мкм. Наноформы наблюдали и при электронно-микроскопическом рассмотрении угольных реплик микробоценоза иловых обрастаний Metallogenium, где тончайшие нити колоний и окружающие тела существенно меньше 0,2 мкм. Попытка определить таксономическое положение Al (Fe, Mn)-осаждающего микроорганизма в элективных накопительных культурах с использованием ПЦР-анализа не была удачной в связи с невозможностью очистки препарата ДНК от алюминия и железа, содержащихся как в среде, так и на клеточной поверхности. Однако в жестких условиях культур везде был выявлен Methylo-bacterium, широко распространенный в дерново-подзолистых почвах.
Бесплатно
Статья научная
Известны работы, показывающие перспективы применения наночастиц металлов в качестве препаратов, стимулирующих продуктивность сельскохозяйственных животных. В то же время наноформы проявляют различные негативные свойства, например обладают прооксидантным эффектом, провоцируют апоптоз, поражение почек. Возможный подход заключается в применении ультрадисперсных веществ в сочетании с агентами, нивелирующими неблагоприятные последствия применения наноформ. Мы впервые изучили перспективы совместного использования препаратов наночастиц железа и аргинина, механизм их взаимодействия и влияния на продуктивность сельскохозяйственной птицы и показали, что их одновременное применение способствует повышению прироста живой массы. Цыплятам-бройлерам кросса Смена 8, из которых в возрасте 11 сут сформировали 6 групп (по n = 28), на фоне 2-кратных инъекций наночастиц железа (с интервалом 2 нед) в состав рациона дополнительно включали аргинин (известно, что эта аминокислота проявляет различные метаболические и иммунологические эффекты и считается условно незаменимой при воспалительных и окислительных стрессах) или смесь аргинина, лизина и метионина. Как оказалось, при совместном применении наночастиц железа с аргинином происходило увеличение показателей живой массы (разница до 9,2 % в сравнении с контролем), а сочетание наночастиц железа со смесью аминокислот улучшало этот результат (прибавка до 20 %), тогда как их раздельное использование приводило к меньшему приросту живой массы (во II и III группах к окончанию эксперимента она увеличивалась соответственно на 6,1 и 5,9 %, Р £ 0,05). Внутримышечное введение наночастиц железа способствовало развитию иммунного ответа, что выражалось в активизации синтеза лейкоцитов в III, IV и VI группах в первые сутки эксперимента соответственно на 8,12; 10,50 и 3,88 % (Р £ 0,05) в сравнении с контролем, через 1 нед - соответственно на 7,30; 8,19 и 4,00 % (Р £ 0,05). При определении содержания NO-метаболитов выявили увеличение этого показателя в крови и тканях печени только в III, IV и VI группах (на 3-4 %). Внутримышечные инъекции наночастиц железа сопровождались изменением обмена аргинина в организме птицы, что выражалось в увеличении его содержания на 3,83 % (Р £ 0,05) у особей в III группе. Отмечается, что совместное применение препарата наночастиц железа и комплекса аргинина с другими аминокислотами наиболее целесообразно при производстве мяса птицы.
Бесплатно
Статья научная
Оценивали показатели экспрессии и наследования способности к соматическому эмбриогенезу in vitro у 35 различных генотипов перца сладкого на разных этапах онтогенеза. Рассматриваются механизмы регуляции индукции образования соматических зародышей на уровне генов.
Бесплатно
Статья обзорная
В статье представлены особенности формирования и реализации адаптивного потенциала цветковых растений. Рассмотрена специфика их адаптации, а также пути функциональной, феноменологической и генетической систематизации соответствующих гендоноров и генетических коллекций, в основу которой положены ботанический, цитогенетический, морфоанатомический (фенотипический), физиолого-биохимический, фитопатологический, экологический и другие методы оценки. Особо выделены коллекции мутантов (спонтанных и индуцированных), полиплоидов и анеуплоидов, жизненных форм, экотипов, генотрофов, стержневых, или core -коллекций, цитоплазматических детерминантов, генно-модифицированных растений, интрогрессивных, трансгрессивных и аномальных генотипов и др. Представлены возможности противостояния экспансионистским устремлениям мировых селекционно-семеноводческих корпораций.
Бесплатно
Статья обзорная
В результате взаимодействия с ризобиями бобовые растения способны фиксировать атмосферный азот в симбиотических клубеньках. Развитие и функционирование симбиотических клубеньков находится под строгим контролем со стороны растения-хозяина, в том числе за счет фитогормональной регуляции (B.J. Ferguson с соавт., 2014). Поскольку процесс формирования клубеньков требует затрат энергии, их число ограничивается растением. В негативную регуляцию клубенькообразования вовлечены, помимо этилена (А.В. Цыганова с соавт., 2015), салициловая (P.C. Van Spronsen с соавт., 2003; G. Stacey с соавт., 2006), жасмоновая (J. Sun с соавт., 2006) и абсцизовая (Y. Ding с соавт., 2008) кислоты. Все перечисленные фитогормоны действуют на разных стадиях развития и функционирования симбиотических клубеньков. Первые негативные эффекты жасмоновой и абсцизовой кислот связаны с блокированием ими кальциевых осцилляций (J. Sun с соавт., 2006; Y. Ding с соавт., 2008), индуцируемых под действием Nod-факторов - липохитоолигосахаридов, которые синтезируются ризобиями и активируют программу развития инфекции и органогенеза клубенька. Кальциевые осцилляции также блокируются этиленом (G.E. Old-royd с соавт., 2001). Салициловая, жасмоновая и абсцизовая кислоты влияют на дальнейшее развитие симбиоза, блокируя как рост инфекционных нитей, по которым ризобии проникают вглубь корня, так и формирование клубеньковых примордиев (T. Nakagawa с соавт., 2006; J. Sun с соавт., 2006; Y. Ding с соавт., 2008). Негативный эффект абсцизовой кислоты на развитие клубеньковых примордиев опосредован действием на цитокининовый сигнальный каскад (Y. Ding с соавт., 2008). Cалициловая, жасмоновая и абсцизовая кислоты также негативно влияют на азотфиксирующую активность клубеньков, причем отрицательное действие абсцизовой кислоты связано с активацией продукции монооксида азота NO (A. Tominaga с соавт., 2010). Тем не менее, все эти фитогормоны могут оказывать и позитивный эффект на формирование и функционирование клубеньков. Например, жасмоновая кислота активирует экспрессию nod -генов ризобий, контролирующих синтез Nod-факторов (F. Mabood с соавт., 2006). Для салициловой и абсцизовой кислот показана позитивная роль в активации защитных механизмов растений при действии стрессовых факторов, что приводит к снижению их негативного влияния на функционирование клубеньков (F. Palma с соавт., 2013, 2014). Значительный интерес представляют будущие исследования взаимодействия этилена, салициловой, жасмоновой и абсцизовой кислот при негативной регуляции формирования азотфиксирующих клубеньков. Важно изучить возможности практического использования мутантов с пониженным содержанием какого-либо из фитогормонов. В этой связи перспективно исследование мутанта enf1 ( enhanced nitrogen fixation1 ), полученного на модельном бобовом Lotus japonicus и характеризующегося повышенной азотфиксацией (A. Tominaga с соавт., 2009). В то же время следует учитывать, что изменение в содержании какого-либо фитогормона может негативно повлиять на развитие растения и его реакцию на абиотические и биотические стрессы.
Бесплатно
Негативная гормональная регуляция развития симбиотических клубеньков. Сообщение I. Этилен (обзор)
Статья обзорная
Процесс формирования симбиотических клубеньков в результате взаимодействия бобовых растений и ризобий контролируется обоими партнерами. Со стороны растения важная роль принадлежит системе гормональной регуляции, в которую вовлечены все классы фитогормонов, выявленные у растений. Негативная регуляция клубенькообразования имеет большое значение, поскольку формирование симбиотического клубенька является для растения весьма энергозатратным процессом. Более того, при взаимодействии с неэффективным штаммом ризобий возможно формирование клубеньков, в которых не происходит фиксация азота, что не выгодно для растения. В настоящее время имеются данные о вовлечении в негативную регуляцию развития клубеньков четырех фитогормонов: этилена, абсцизовой, жасмоновой и салициловой кислот. В обзоре рассмотрена роль этилена в негативной регуляции клубенькообразования. Этилен негативно контролирует количество формируемых симбиотических клубеньков на различных стадиях их развития. Так, первый негативный эффект этилена проявляется уже на уровне кальциевых осцилляций, вызываемых действием Nod-факторов, продуцируемых ризобиями. В дальнейшем этилен негативно влияет на деформации корневых волосков, стимулируемых Nod-факторами, рост инфекционной нити, а также на развитие клубенькового примордия. У тропического бобового Sesbania rostrata Bremek. & Oberm. этилен подавляет активность клубеньковой меристемы, что приводит к формированию детерминированного типа клубенька (с ограниченной активностью меристемы), в то время как в отсутствие этилена формируются недетерминированные клубеньки (с продолжительной активностью меристемы). В то же время выявлено, что у сои Glycine max (L.) Merr. этилен не участвует в регуляции клубенькообразования. По-видимому, роль этилена нельзя однозначно связывать с типом формируемых клубеньков, так как у других бобовых растений, формирующих, как и соя, детерминированные клубеньки, этилен негативно влияет на число образуемых клубеньков. Предполагается, что синтез этилена в инокулированных корнях запускается Nod-факторами, при этом активируются защитные реакции растений, ведущие к ограничению количества формируемых клубеньков. Гиперклубенькообразующий мутант Medicago truncatula Gaertn. sickle, несущий мутацию в гене MtEIN2 - ключевом компоненте пути сигнальной трансдукции этилена, характеризуется, по данным протеомного анализа, сниженным уровнем активации защитных реакций. Примечательно, что не только растения, но и ризобии могут контролировать уровень этилена в ризосфере, влияя тем самым на количество формируемых клубеньков. Одним из таких механизмов служит синтез некоторыми штаммами ризобий ризобитоксина, имеющего структурное сходство с ингибитором синтеза этилена аминоэтоксивинилглицином (АВГ). Другой механизм распространен более широко среди ризобий и связан с синтезом АЦК-дезаминазы, фермента, расщепляющего предшественник синтеза этилена 1-аминоциклопропан-1-карбоновую кислоту (АЦК). Таким образом, очевидно, что регуляция уровня этилена может иметь важное практическое значение, потенциально позволяя увеличить способность растений к клубенькообразованию. Хотя следует заметить, что число формируемых на растении клубеньков является предметом тонкой регуляции со стороны растения, поскольку образование клубенька сопряжено с большими энергетическими затратами. Более того, нельзя забывать, что этилен стимулирует развитие корневых волосков, поэтому снижение его уровня может повлиять на всасывающую способность корня и привести к дефициту питательных элементов.
Бесплатно
Статья научная
Нейросети позволяют извлекать ранее недоступную информацию из физиологических и молекулярно-генетических данных и визуализировать неявные зависимости. В представленной работе мы применили нейросетевой подход для анализа данных Ю.М. Возняковской с соавт. (Сельскохозяйственная биология, 1994), полученных в длительном опыте (1962-1991 годы, Северо-Западный регион Российской Федерации) по изучению влияния севооборотов и минеральных удобрений на микробиологические и биохимические характеристики дерново-подзолистых почв под картофелем и ячменем. В опыте, цель которого заключалась в выявлении микробиологических показателей, наиболее четко характеризующих уровень плодородия почвы, был определен состав почвенных микроорганизмов, измерена интенсивность выделения СО2, разложения целлюлозы, активности почвенных полифенолоксидаз и пероксидаз как показателей интенсивности процессов гумификации растительных остатков, а также инвертаз и уреаз для оценки накопления нитратов и аммония в почве. На этом основании к наиболее информативным микробиологическим показателям уровня эффективного плодородия почв авторы отнесли общую биогенность почвы, видовое разнообразие почвенных микроорганизмов, соотношение трофических групп микроорганизмов, граф трофических связей. Проведенный в настоящей работе анализ фрактальных профилей физиологических групп микроорганизмов, выделяемых на селективных средах, продемонстрировал уникальные возможности статистического анализа с привлечением вычислительных нейросетей. Их применение для обработки эмпирических микробиологических и физико-биохимических почвенных данных опыта Ю.М. Возняковской с соавторами позволило определить специфичность воздействия элементов использованных агротехнологий на плодородие почв под разными культурами. Микробиологическая активность почвы и почвенное плодородие представляют собой данные, характеризующие разнородные биологические объекты - почвенное микробное сообщество (индекс CSImicro) и растения (CSIyield), где CSI - Cognitive Salience Index. Поэтому для визуализации зависимости CSIyield = f (CSImicro) нами была использована нейросеть с построением матрицы Scale, ячейки которой с координатами CSIyield;CSImicro заполнялись соответствующими номерами варианта опыта. Фрактальные профили почвенных физиологических групп микроорганизмов, полученные в опыте, были подвергнуты нейросетевому анализу. В результате по виду матрице Scale удалось оценить зависимость CSIyield = f (CSImicro) и влияние удобрительных и севообротных агротехнологий на интенсивность накопления гумуса в почве и плодородие почв. В результате обнаружено, что максимальное значение индекса почвенного плодородия CSIyield не совпадает с максимальным значением индекса микробиологической активности почвы CSImicro. Предложенные нами оригинальные индексы позволяют оптимизировать агротехнологии применения органоминеральных удобрений и бактериальных препаратов для получения стабильно высоких урожаев сельскохозяйственных культур.
Бесплатно
Статья научная
В связи с глобальным потеплением и нарастающим удорожанием хлебопекарного и кормового зерна проблема наследственного повышения засухоустойчивости зерновых культур превращается в одну из главнейших задач обеспечения продовольственной безопасности человечества. На основе анализа сложной структуры свойства засухоустойчивости хлебных злаков (фенотипирования) показана ограниченность канонического геноцентрического подхода и подходов молекулярной генетики к решению задачи существенного наследственного повышения засухоустойчивости. Предложен приоритетный эпигенетический подход к наследственному повышению засухоустойчивости, основанный на теории эколого-генетической организации количественных признаков (ТЭГОКП), которая оперирует не признаками продуктивности, а с семью генетико-физиологическими системами (ГФС), повышающих урожаи: аттракции; микрораспределений аттрагированных пластических веществ между зернами и мякиной в колосе; адаптивности (засухо-, холодо-, морозо,- жаро-, солестойкости и т.п.); горизонтального иммунитета; «оплаты» сухой биомассой лимитирующего фактора почвенного питания (N,P,K…); толерантности к загущению фитоценоза; наследственной вариабельности продолжительности фаз онтогенеза. В представляемой статье рассматривается один из компонентов сложной ГФС - адаптивность, в частности засухоустойчивость. Показана необходимость фенотайпинга - расчленения сложного свойства засухоустойчивости, в формировании которой участвуют не менее 22 компонентных признаков. Это позволяет строить эколого-генетические портреты (ЭГП) родительских пар (гистограммы величин всех компонентов засухоустойчивости для каждого родителя) на стадии экспериментальных исследований в камерах искусственного климата для разных типов засухи и подбирать родительские пары с дополняющими друг друга элементами ЭГП. По полученному прогнозному ЭГП посредством математических моделей, отражающих вклады компонентных признаков в результирующую засухоустойчивость, можно определить те компоненты итоговой засухоустойчивости, которые в процессе управления подбором родительских пар и гибридизации приведут к оптимальной комбинации максимальных положительных аддитивных вкладов выбранных компонентов в результирующую засухоустойчивость нового сорта
Бесплатно
Статья научная
Один из важных подходов при формировании качества плодов - применение биостимуляторов, способных защитить растения от внешних воздействий, целенаправленно регулировать их рост, развитие, обменные процессы, что позволит полнее реализовать потенциал сорта. В настоящей работе в течение 2006-2010 годов изучали влияние метеорологических условий в период вегетации и факторов выращивания на качество ягод земляники, произрастающей в условиях юга России. Приведены результаты использования некорневых подкормок минеральными удобрениями ГУМИ 20К и регуляторами роста мивал-агро, Stimolante 66f, Alga mix B Mg в фазы выдвижения цветоносов, начала цветения и созревания ягод для управления формированием урожая и химического состава ягод земляники, выращиваемых в экстремальных погодных условиях. Показано, что применение перечисленных препаратов на плодоносящих насаждениях земляники сортов Клери, Ароза, Мармолада способствовало увеличению массы ягод по сравнению с контролем в среднем на 0,7-2,2 г, что улучшает товарные качества и в итоге положительно влияет на урожайность. Совместное использование биостимулятора мивал-агро и минерального удобрения ГУМИ 20К позволяет улучшить качество по содержанию сухих веществ и сахаров - на 7-10 %, органических кислот - на 10-15 %, витамина С - на 9-14 %, Р-активных веществ - на 3-12 %. Установлено, что применение регуляторов роста Stimolante 66f и Alga mix B Mg на сорте Мармолада приводило к повышению устойчивости растений земляники к поздневесенним заморозкам, которые отмечались в 2009 году: число цветоносов превышало контроль на 9,1 %, число развившихся ягод - на 18,5 % при увеличении средней массы ягод на 1,7 г, что позволило получить урожайность выше контрольной на 9,1 т/га. При этом в ягодах накапливалось больше растворимых сухих веществ (9,0 %) и сахаров (6,8 %), повышалось содержание кислот (1,0 %), но замедлялся синтез витамина С и Р-активных веществ. Реакция сортов на проведенные обработки различалась. Так, у сорта Ароза при аналогичных обработках в ягодах снижалась сахаристость и кислотность при одновременном значительном повышении содержания биологически активных веществ по сравнению с контролем. Таким образом, посредством применения минеральных удобрений и стимуляторов роста в виде некорневых подкормок можно снизить негативное воздействие стрессовых ситуаций и тем самым повысить урожайность, товарные качества и содержание биологически активных веществ в ягодах земляники.
Бесплатно
Статья научная
Виды рода Rosa L., 1753,обладают высокими декоративными и хозяйственно ценными признаками, поэтому издавна используются в садово-парковом строительстве, а также в качестве лекарственного и ароматического сырья.Многие годы с розами ведется селекционная работа, результатом которой стало получение более 30 тыс. сортов. Для создания новых форм и сортов необходимы сведения об особенностях формирования генеративных элементов. Нашей целью было выявление особенностей развития и строения мужских и женских генеративных структур у видов R. spinosissima L. и R. сanina L., а также Rosa х damascena Mill.(сорта Джалита и Фестивальная)как перспективных исходных форм, а также сравнительный анализ зрелой пыльцы визуально здоровых и пораженных вирусами растений.Сбор растительного материала R. spinosissima и R. canina для приготовления постоянных препаратов и наблюдения за цветением проводили в горном Крыму в 2016 году на северо-восточном склоне горы Чатыр-Даг. Сорта R. damascena Джалита и Фестивальная отбирали в коллекции Никитского ботанического сада (Крым)...
Бесплатно
Статья научная
Контаминация сельскохозяйственной продукции микотоксинами различного происхождения - одна из серьезных проблем для мирового производства продуктов питания и кормов. Афлатоксин В1 (АФВ1) обладает гепатотоксичным, карциногенным и тератогенным действием, не разлагается в процессе переработки растительного сырья при приготовлении кормов и пищевых продуктов, поэтому относится к наиболее опасным микотоксинам. В связи с этим поиск веществ, подавляющих его биосинтез и тем самым предотвращающих накопление, остается актуальным. В настоящей работе представлены результаты исследования способности ряда природных и синтетических соединений блокировать у Aspergillus flavus (штамм AF11) образование АФВ1 и пигмента меланина - вторичных метаболитов поликетидной структуры, у которых имеются общие интермедиаты и совпадают начальные стадии биосинтеза. В качестве потенциальных ингибиторов биосинтеза поликетидных соединений использовали ловастатин и различные коммерческие препараты: (аминоэтил)тиофосфоновую кислоту, (аминометил)тиофосфоновую кислоту, алафосфалин, (1-аминоэтил)фосфоновую кислоту и N-гидроксипутресцин. Продуцентом ло-вастатина служил мутантный штамм Aspergillus terreus 45-50, полученный ранее из штамма A. terreus ATCC 20542. Чтобы выявить изменения в морфологии колоний, гриб A. flavus культивировали на твердой питательной среде. Концентрации исследуемых веществ при этом варьировали от 0,0001 до 0,1 % в зависимости от активности соединения. Для определения влияния исследуемых веществ на продукцию АФВ1 штамм A. flavus AF11 культивировали в течение 170 ч в жидкой питательной среде Пейна-Хеглера. Растворы тестируемых веществ добавляли до конечной концентрации от 0,001 до 0,1 % (коммерческие препараты) или от 0,0001 до 0,001 % (ловастатин). Эффективность ингибирования или стимуляции синтеза афлатоксина оценивали, сравнивая его содержание в культуральной жидкости в опыте и контроле (питательная среда без добавок тестируемых веществ). Также оценивали влияние ловастатина на накопление АФВ1 в зерне пшеницы, зараженном A. flavus AF11. Проведенный скрининг позволил разделить исследуемые вещества на три группы. Добавление в среду культивирования (аминоэтил)тиофосфоновой кислоты, (аминометил)тиофосфоновой кислоты и алафосфалина приводило к существенному снижению продукции АФВ1, однако не влияло на пигментацию колоний. N-гидроксипутресцин и (1-аминоэтил)фосфоновая кислота частично или полностью блокировали биосинтез меланина и одновременно значительно увеличивали продукцию АФВ1. Ловастатин полностью подавлял биосинтез АФВ1 и меланина даже в низких концентрациях (0,0005 %). Следовательно, вещества из первой и второй группы препятствовали образованию АФВ1 и меланина на этапах после разветвления путей биосинтеза этих вторичных метаболитов, в то время как ловастатин либо действовал на стадии, предшествующей разветвлению, либо одновременно подавлял некоторые этапы биосинтеза каждого из них после точки расхождения. В результате проведенного исследования впервые была выявлена способность ловастатина эффективно блокировать биосинтез АФВ1, а также подавлять рост и развитие токсигенного гриба A. flavus. Показано, что обработка зерна пшеницы ловастатином в дозах 0,25 и 0,50 мг/г перед заражением токсиногенным изолятом A. flavus приводила к снижению накопления АФВ1 соответственно в 4 и 20 раз. Обнаруженные свойства ловастатина в сочетании с его нетоксичностью и возможностью высокопродуктивного микробиологического синтеза делают перспективными дальнейшую разработку препарата на основе этого природного соединения, применение которого позволит предотвращать контаминацию АФВ1 фуражного зерна и других кормов для сельскохозяйственных животных.
Бесплатно
