Статьи журнала - Сельскохозяйственная биология
Все статьи: 1731
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
Статья научная
При изучении медоносной пчелы Apis mellifera L. применяются как классический морфометрический, так и молекулярно-генетические методы, включая полногеномное секвенирование. С использованием морфометрического анализа тридцать подвидов A. mellifera были распределены по четырем эволюционным линиям, которые соответствовали их географическому происхождению. Исследование полиморфизма мтДНК, например локуса COI-COII, позволило выделить три основные эволюционные линии - А, М и С. Вместе с тем метод имеет ограничение, связанное с материнским наследованием митохондриального генома. Поскольку у медоносной пчелы нет половых хромосом, информацию о наследовании по линии трутней (а также по линии матки) можно получить только на основании анализа аутосомных локусов, таких как SNP (single nucleotide poly-morphism) и SSR (simple sequence repeats) маркеры. В настоящей работе впервые проведена оценка информативности морфометрического и молекулярно-генетического методов для идентификации подвидов A. mellifera , обитающих на пасеках Сибири, и показано, что анализ изменчивости основных параметров крыла (кубитальный индекс, гантельный индекс, дискоидальное смещение) и локуса COI-COII мтДНК позволяет точно определить происхождение пчелиной семьи. Впервые изучено генетическое разнообразие среднерусской породы сибирских популяций с использованием микросателлитных локусов. Выявлены породо- и экоспецифичные диагностические аллели, позволяющие дифференцировать среднерусскую породу и ее экотипы, а также подвиды южного происхождения (карпатскую породу, карнику). Цель работы - оценить информативность морфометрического и молекулярно-генетических методов для идентификации подвидов A. mellifera при изучении медоносной пчелы в Сибири. Объектом исследования были медоносные пчелы, полученные с 92 пасек 69 населенных пунктов, расположенных в пяти регионах Сибири: в Томской и Кемеровской областях, в Красноярском крае, Алтайском крае и Республике Алтай. Чтобы изучить породный состав медоносных пчел на пасеках Сибири, первоначально рабочие особи из 414 пчелиных семей были исследованы с использованием морфометрического метода и анализа вариабельности локуса COI-COII мтДНК. На втором этапе выявленные пчелиные семьи среднерусской породы A. m. mellifera были изучены с использованием комплекса SSR-маркеров. Исследована ва-риабельность 31 микросателлитного локуса. С целью поиска уникальных или специфичных для разных подвидов медоносной пчелы SSR-маркеров также изучено генетическое разнообразие пчел двух подвидов A. m. carpathica и A. m. carnica , имеющих южное происхождение (группа сравнения). Расчет популяционно-генетических параметров (частота аллелей, показатели наблюдаемой и ожидаемой гетерозиготности) проводили с использованием программы GenAlEx 6.5 (https://biology-assets.anu.edu.au/GenAlEx/). Оценка степени интрогрессии генов эволюционной линии С в линию М была выполнена на основе данных полиморфизма микросателлитных локусов с использованием программы STRUCTURE 2.3.4 (https://web.stanford.edu/group/pritchardlab/home.html). Выявлено, что три показателя крыла, а именно кубитальный индекс, гантельный индекс и дискоидальное смещение, совместно с данными по полиморфизму мтДНК необходимы и достаточны для дифференциации подвидов A. mellifera , причем показатель «дискоидальное смещение» одним из первых отклоняется от стандартных значений породы в процессе гибридизации пчел. В результате микросателлитного анализа выявлены локусы, которые дифференцируют как подвиды разных эволюционных линий (линии М и С), так и различные экотипы среднерусской пчелы. В качестве диагностических ДНК-маркеров могут быть рассмотрены локусы А043, Аp081, Аp049, AT139, A113, mrjp3 , состав и частота преобладающих аллелей которых (породоспецифичные аллели) различались у подвидов A. m. mellifera (линия М) и двух подвидов южного происхождения (карпатская порода A. m. carpathica и карника A. m. carnica , линия С). У пчел среднерусской породы A. m. mellifera аллели размером 128 п.н. локуса А043, 124 п.н. локуса Ap081, 127 п.н. локуса Ap049, 190 п.н. локуса AT139, 218 п.н. локуса A113 и 529 п.н. - mrjp3 регистрировали с высокой частотой (0,54-0,99), тогда как у пчел южного происхождения A. m. carpathica и A. m. carnica эти аллели оказались более редкими (0,01-0,27). Микросателлитный локус А008 рассматривается как наиболее перспективный молекулярный маркер для дифференциации различных экотипов темной лесной пчелы A. m. mellifera , обитающих на территории Сибири, Урала и Европы (выявлены экоспецифичные аллели). На основании изучения генетического разнообразия медоносных пчел, обитающих на территории Сибири, с использованием микросателлитных локусов разработана диагностическая панель молекулярных маркеров для дифференциации подвидов и экотипов медоносной пчелы, принадлежащих к эволюционным линиям М и С ( A. m. mellifera , A. m. carpathica и A. m. carnica ).
Бесплатно
Статья научная
В связи с оценкой перспектив использования белоцветника летнего как элемента ландшафтных композиций в субтропической зоне России, где ежегодно в течение весны—лета отмечаются длительные засушливые периоды, изучали водный режим растений, а также накопление сухого вещества, характеризующее ассимиляционную способность (в том числе, синтез пигментов). Установлено, что максимальное содержание воды в листьях (до 90 %) наблюдается в апреле, наименьшее (85-86 %) — во II декаде мая. Во II декаде марта отмечен максимум накопления сухого вещества (0,77 г). Обнаружены различия в накоплении зеленых пигментов при выращивании белоцветника во влажных (10,54 мг/г) и сухих (11,95 мг/г) условиях. Корреляционный анализ выявил наличие прямой зависимости оводненности листьев белоцветника от абиотических факторов. Отмечена тесная корреляция между накоплением сухого вещества и количеством осадков ( r = 0,9-1,0) и средняя степень корреляционной зависимости содержания пигментов от температурного фактора.
Бесплатно
Статья научная
Герпесвирусная болезнь сибирского осетра (возбудитель — SbSHV) поражает промышленные популяции и наиболее тяжело протекает в условиях индустриального осетроводства. Существенный недостаток общепринятого метода специфической диагностики возбудителя заключается в том, что SbSHV активно репродуцируется in vivo при температуре воды в диапазоне 10-18 °С. Поэтому такой способ выделения вируса может быть применен в основном весной и иногда осенью. В другое время года содержание вируса в тканях рыб снижается настолько, что выявить его становится практически невозможно. Нами разработан метод ретроспективной диагностики герпесвирусной болезни сибирского осетра с применением непрямого варианта твердофазного иммуноферментного анализа. Представлены данные по получению необходимых реагентов для постановки твердофазного иммуноферментного анализа (накопление вируса в культуре клеток, выделение IgМ-подобного иммуноглобулина из осетровых гипериммунных антисывороток и т.д.). Выполнено сравнение эффективности предложенного метода и реакции нейтрализации. Показано, что метод позволяет выявлять антитела как у сибирского осетра, так и у близкородственных видов осетровых рыб или их гибридов.
Бесплатно
Статья научная
Оценивали неспецифическую резистентность овец при стимуляции центральной нервной системы кофеин-бензоатом натрия. В сыворотке крови определяли количество лейкоцитов, иммуноглобулинов, Т- и В-лимфоцитов и фагоцитарную активность лейкоцитов.
Бесплатно
Статья научная
С использованием предложенного графического метода оценки генотипической устойчивости растений к стрессу (фактором стресса служило удаление двух верхних листьев в период выколашивания; нетто-фотосинтез оценивали по общей воздушно-сухой массе надземной части растения) из широкого набора сортов яровой мягкой пшеницы выделили агроэкотипы с оптимальным сочетанием морфологических признаков, позволяющим формировать повышенный урожай, что может быть использовано при генетическом улучшении аттрагирующей способности колоса пшеницы.
Бесплатно
Новые данные по сохранности возбудителей болезней томата после перезимовки
Статья научная
Томат ( Solanum lycopersicum L.), который широко выращивается в мире и в России, поражается различными возбудителями грибных и грибоподобных заболеваний. В качестве основного источника инфекции обычно рассматривают почву, содержащую патогены в пахотном слое или на инфицированных остатках растений. Хотя известно, что продолжительность жизни возбудителей болезней в природных условиях разная, точные сведения о выживании инфекционных агентов после перезимовки достаточно скудны. В настоящей работе впервые доказано выживание патогенов ряда сортов и гибридов томата, используемых для выращивания в личных подсобных хозяйствах, во время перезимовки на шпалерах и подвязочном материале. Мы оценили сохранность возбудителей болезней томата на шпалерах к растениям после перезимовки под открытым небом в течение одного года и двух лет. Полевые исследования проводили на участке СНТ «Агроном» РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева (Тверская обл., Кимрский р-н, вблизи р. Дубна), где в вегетационный сезон 2021 года на посадках томата (примерно 50 растений) отмечалось сильное поражение растений болезнями. Выращивали 9 сортов и гибридов томата: Сибирский скороспелый, Де Барао, Демидов, Клуша, Малиновое пламя F1, Пламя F1, Тасманский шоколад, Для внучат F1, Джекпот F1. Шпалеры (сухие стебли мискантуса и деревянные рейки вместе с прикрепленными к ним отрезками шпагата), высвободившиеся после уборки урожая томата, размещали под открытым небом с середины августа 2021 года до 18 июля 2023 года. После перезимовки при одном и двух годах хранения часть шпалер с подвязочным и скрепляющим материалом отбирали для лабораторного анализа на присутствие возбудителей болезней томата. Для микроскопического анализа использовали соскобы и смывы со шпалер, отрезков шпагата как подвязочного материала, скотча и изоленты, скрепляющих шпалеры (микроскоп Ломо Микмед 6, ООО «ЛОМО-Микросистемы», Россия, с цифровой камерой Digital Camera for Microscop DCM 900 USB 2.0). После годичного хранения шпалер и подвязочного материала под открытым небом на них были обнаружены жизнеспособные формы возбудителей бурой пятнистости Cladosporium fulvum Cooke, белой пятнистости Septoria lycopersici Speg., альтернариоза Alternaria alternata Sorauer, фитофтороза (ооспоры) Phytophthora infestans (Mont.) de Bary, плесневые грибы Chaetomium globosum Kunze и Aspergillus Micheli, а также представители родов Fusarium Link, Phoma (Saccardo) и Helminthosporium Link. Данные о сохранности возбудителей на шпалерном материале получены нами впервые. При этом отметим, что за указанный период выпало около 690 мм осадков, а минимальная зимняя температура достигала -25 °C. Через 2 года хранения под открытым небом на аналогичных шпалерах были обнаружены конидии Cladosporium fulvum на всех 14 образцах подпор. И только на двух образцах этой партии шпалер выявлены единичные ооспоры Phytophthora infestans . Все конидии и ооспоры выглядели жизнеспособными. Также отметим, что за двухгодичный период выпало около 1400 мм осадков, а минимальная зимняя температура достигала -27 °C. Таким образом, наши наблюдения свидетельствуют об успешной массовой перезимовке и годичной сохранности на шпалерах и подвязочном материале девяти основных возбудителей заболеваний томата, а также о сохранности двух из них при двухлетнем хранении с перезимовками. Полученные впервые экспериментальные данные о сохранении инфекции на шпалерах и подвязочных материалах важны для понимания и разработки рекомендаций по подготовке и выращиванию различных сортов и профилактике заражения ею томата в условиях Тверской и Московской областей, а также в других регионах со схожими агроклиматическими условиями. В рамках практической значимости исследования необходимо дать рекомендацию непременно осуществлять уничтожение шпалер с подвязочным материалом после уборки урожая томата либо тщательно их дезинфицировать.
Бесплатно
Статья научная
Создание и внедрение в производство новых сортов пшеницы с комплексной устойчивостью к болезням - актуальная задача современной селекции. В настоящей работе в результате комплексной полевой и лабораторной оценки 18 селекционных линий яровой мягкой пшеницы селекции Среднерусского филиала ФНЦ им. И.В. Мичурина и 25 гибридов и сортов мягкой пшеницы отечественной и зарубежной селекции впервые выявлены образцы, устойчивые к основным возбудителям септориозных пятнистостей, пиренофороза, темно-бурой пятнистости, бурой и стеблевой ржавчины. Также с использованием молекулярных маркеров у более чем 20 образцов пшеницы был обнаружен рецессивный аллель tsn1 , обеспечивающий устойчивость к токсину ToxA. Выявлены образцы, несущие рецессивный аллель snn1 устойчивости к токсину Tox1. Цель работы - иммунологическая оценка селекционного материала мягкой пшеницы по отношению к листостебельным болезням и идентификация генов устойчивости к токсинам фитопатогенов. Иммунологические испытания образцов мягкой пшеницы (Triticum aestivum L.) проводили в 2021-2023 годах на стационарном участке Среднерусского филиала ФНЦ им. И.В. Мичурина, расположенном в северо-восточной части Центрально-Черноземного региона (Тамбовский р-н Тамбовской обл.). Материалом для иммунологических исследований в инфекционных питомниках служили 18 селекционных линий яровой мягкой пшеницы селекции Среднерусского филиала ФНЦ им. И.В. Мичурина - 1/16-5-1, 1/16-5-2, 3/16-5, 3/16-20, 5/16-2-1, 5/16-2-2, 5/16-20, 6/16-2-1, 6/16-2-2, 12/16-4, 1/16-2, 1/16-3, 5/16-1, 5/16-5, 5/16-2, 10/16-1, 11/16-5, 17/16-1 и 25 гибридов и сортов мягкой пшеницы отечественной и зарубежной селекции - 31213 (США), 31228 (США), 31306 (США), 34950 (США), 49851 (США), 55196 (США), 51289 (США), 51829 (США), 55199 (США), 30287 (Мексика), 32164 (Мексика), 31821 (Мексика), 347071 (Мексика), 31765 (CIMMYT), 31964 (CIMMYT), 33832 (CIMMYT), 33402 (Бразилия), 3515 (Аргентина), 63325 (Франция), 34984 (Перу), 30579 (ICARDA), Биора (Россия), Лютесценс 537 (Россия), Эстивум 614 (Россия), 54208 (Россия) (в работе приводятся номера образцов по каталогу ФНЦ им. И.В. Мичурина). Для оценки образцов пшеницы возбудителями септориоза (Zymoseptoria tritici, Parastagonospora nodorum, P. pseudonodorum) и бурой ржавчины (Puccinia triticina) в полевых условиях создавали искусственный инфекционный фон. Поражение растений возбудителем пиренофороза (Pyrenophora tritici-repentis) оценивали при естественном заражении. Лабораторную оценку при искусственном заражении возбудителями бурой и стеблевой (P. triticina, P. graminis) ржавчин проводили через 8-10 сут с момента инокуляции. При лабораторной оценке селекционного материала на устойчивость/восприимчивость к септориозу в качестве инокулюма использовали споровую смесь изолятов грибов из коллекции ФГБНУ Всероссийского НИИ института защиты растений (ВИЗР, г. Санкт-Петербург-Пушкин): Z. tritici, P. nodorum, P. pseudonodorum , Septoria triticicola. Также в лабораторных условиях листья коллекционных образцов пшеницы заражали изолятами P. tritici-repentis (ToxA) и B. sorokiniana. Инокулюм каждого вида гриба состоял из смеси нескольких изолятов, полученных в 2022 году из коллекции ВИЗР. Материал P. tritici-repentis был собран в Саратовской области, B. sorokiniana - в Ленинградской области. Геномную ДНК из листьев 5-суточных проростков пшеницы выделяли стандартным методом СТАВ/хлороформ. После количественной оценки концентрацию ДНК нормализовали до 30 нг/мкл для проведения ПЦР. Образцы мягкой пшеницы были изучены на присутствие генов Tsn1/tsn1 , Snn1/snn1 . Показано, что ряд селекционных линий и гибридных форм обладали высокой устойчивостью к основным возбудителям септориозных пятнистостей, таким как Z. tritici (1/16-5-1, 1/16-5-2, 3/16-5 и др.), P. nodorum (6/16-2-2, 12/16-4, 1/16-2 и др.), P. pseudonodorum (6/16-2-2, 12/16-4, 1/16-3 и др.) и S. triticicola (3/16-5, 11/16-5, 17/16-1 и др.). В результате полевых и лабораторных испытаний установлено, что большинство изученных образцов (95-100 %) проявили высокую устойчивость к бурой и стеблевой ржавчине. Ряд селекционных линий и гибридов характеризовались устойчивостью к возбудителю пиренофороза (P. triticina-repentis) (1/16-5-1, 3/16-5, 3/16-20 и др.). Некоторые линии и гибриды обладали устойчивостью к возбудителю темно-бурой пятнистости ( B. sorokiniana ) (5/16-2-1, 5/16-2-2, 6/16-2-2 и др.). В исследуемом селекционном материале пшеницы выявлены гены устойчивости к двум важным токсинам фитопатогенов - ToxA и Tox1. Рецессивный аллель tsn1 , обеспечивающий устойчивость к токсину ToxA, обнаружен более чем у 20 образцов пшеницы. Это два сорта (Биора, Лютесценс 537), 9 селекционных линий (1/16-5-1, 1/16-5-2, 3/16-20, 5/16-20, 1/16-3, 5/16-1, 5/16-5, 10/16-1, 17/16-1) и 13 гибридных линий - 31228, 34950, 55196, 55199 (США); 30287, 31821, 347071 (Мексика); 31765, 31964 (CIMMYT); 33402 (Бразилия); 63325 (Франция); 34984 (Перу); 54208 (Россия).
Бесплатно
Новые методы анализа спермы с использованием системы CASA (сomputer-assisted sperm analysis)
Статья научная
Анализ спермы составляет основу определения оплодотворяющей способности племенного производителя. Кроме того, число доз осеменения в одном эякуляте зависит от показателей спермы. Андрология стала одной из первых областей в медицине, где цифровые технологии анализа изображений нашли применение при оценке состояния половых путей и функции спермиев. Их совершенствование расширяет возможности применения разрабатываемых систем в медицинской практике или животноводстве. В системах ISAS®PBos («PROISER - Projectes i Serveis R+D S.L.», Испания) анализ семени включает определение количества, подвижности и морфологии спермиев. С учетом размеров спермиев, оптимальной скорости передачи и обработки изображений разрабатываются системы для двумерного анализа подвижности сперматозоидов у разных видов животных. Система ISAS®PBos подсчитывает процент морфологических аномалий на основании изображений, полученных для оценки подвижности, и позволяет определять оптимальное число спермодоз в эякуляте. Выявление морфологических различий спермиев у разных пород, а также наличия структурированных субполяций спермиев в эякуляте выводит исследования в области репродуктивной биологии на следующий уровень и открывает новые перспективы для практики разведения животных. При изучении спермиев на субпопуляционном уровне применяется многомерная статистика, которая базируется на анализе главных компонент. В статистическом оценивании и математическом моделировании предлагается использовать байесовский подход, на основании которого в ближайшее время будет разработан математический инструментарий для оценки качества спермы. Существенные недостатки распространенных ранее методов связаны с изменениями естественной подвижности клеток в счетных камерах и нативной формы и размеров сперматозоида в процессе подготовки препаратов (обезвоживание, фиксация, мечение и монтаж). Эти проблемы снимаются при работе с новыми системами - ISAS® 3DTrack и Trumorph® для определения соответственно подвижности и морфологии сперматозоидов. ISAS® 3DTrack (лазерный микроскоп без линз) с глубиной резкости около 100 мкм позволяет получать трехмерное изображение треков движения клеток, что является большой инновацией. По технологии Trumorph® при негативном фазовом контрастировании можно получать изображения с высоким разрешением и выявлять особенности морфологии спермиев у многих видов животных. Комплект ISAS® 3Fun с набором для окрашивания ISAS® 3Fun kit и соответствующим программным обеспечением позволяет четко различать спермии с неповрежденной клеточной оболочкой и акросомой, что имеет важнейшее функциональное значение.
Бесплатно
Статья научная
Биодеградация кератина пера сельскохозяйственной птицы микроорганизмами, обладающими кератинолитической активностью, представляет альтернативный привлекательный метод повышения питательной ценности отходов и предотвращения загрязнения окружающей среды. Кератинолитические протеазы используются для получения редких аминокислот - пролина, серина и цистеина. Бактериальный гидролизат перьев можно применять в качестве ингредиента корма для животных или органического удобрения, благодаря чему снижается воздействие отходов птицеводства на окружающую среду. В настоящей работе впервые установлено, что при переработке пера цыплят-бройлеров штаммом Bacillus licheniformis БАЛ-2, который использует перо в качестве единственного источника углерода, свободный кератин полностью превращается в перевариваемые пептиды и незаменимые аминокислоты. Цель работы заключалась в изучении морфологических, физиолого-биохимических и молекулярно-генетических свойств штаммов Bacillus licheniformis БАЛ-1 и БАЛ-2, их идентификации и использования для ферментации пера цыплят-бройлеров. Штаммы Bacillus licheniformis БАЛ-1 (ВКПМ В-14243) и БАЛ-2 (ВКПМ В-14244) - природные изоляты, выделенные из донных отложений Финского залива Балтийского моря (д. Кандикюля). Куриное перо цыплят-бройлеров кросса Ross 308 (Птицеперерабатывающий комплекс «Константиново», ПАО «Группа Черкизово», с. Константиново, Московская обл., Раменский р-н) поступило с промышленной линии ощипывания птицы, имело включения крови, влажность 75 % и подвергалось ферментации через 24 ч после получения. Морфотипы колоний B. licheniformis определяли на триптон-соевом агаре. Геномную ДНК бактерий выделяли с использованием набора реагентов («Thermo Scientific», Литва). Фрагмент 16S рДНК амплифицировали в ПЦР со специфичными праймерами для гена 16S рРНК эубактерий: 8f 5'-AGAGTTTGATCMTGGCTCAG-3' и 1492r 5'-TACGGHTACCTTGTTACGACTT-3'. Идентичность нуклеотидных последовательностей анализировали с помощью программы BLASTN (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/BLAST). Для ферментации пера в колбу, содержащую 100 см3 минерально-питательной среды, помещали 5 г измельченного пера птицы. Штамм B. licheniformis БАЛ-1 или БАЛ-2 вносили в минеральную среду до конечной концентрации 1½106 КОЕ/см3. Ферментацию пера проводили в течение 72 ч при 28 °С и постоянном перемешивании. В культуральной жидкости определяли кератиназную активность с использованием суспензии кератина. Раствор фермента (1 см3) добавляли к суспензии кератина (1 см3) в реакционном буфере. После 1 ч инкубации при 37 °C реакцию останавливали добавлением 2 см3 5 % ТХУ и раствор фильтровали. Ферментированное перо исследовали методом растровой электронной микроскопии. Двумерный гель-электрофорез выполняли по О'Фарреллу c изоэлектрофокусированием в амфолиновом градиенте pH (IEF-PAGE); белки детектировали последовательным окрашиванием кумасси голубым R-250 и азотнокислым серебром. При подготовке препаратов для 2D электрофореза 100 мг измельченного образца гомогенизировали в 2 см3 лизирующего раствора. Гомогенат осветляли центрифугированием, фракцию супернатанта, содержащую экстракт белков, использовали для разделения в равных нанесениях по 50-75 мкл. После трипсинолиза белковые фракции идентифицировали с помощью MALDI-TOF MS/MS масс-спектрометрии (масс-спектрометр Ultraflex, «Bruker Daltonics GmbH & Co. KG», Германия) с УФ-лазером (λ = 336 нм) в режиме детекции положительных ионов в диапазоне масс 500-8000 Да. Тонкослойную бумажную хроматографию проводили по ГОСТ 28366-89. Содержание общего азота в высушенном пере после ферментации оценивали методом Кьельдаля. Геномный фингерпринт осуществляли методом rep-ПЦР с праймерами Rep1R-I и Rep2-I ERIC-PCR (набор праймеров ERIC1R и ERIC2), ERIC2-PCR c праймером ERIC2, BOX-PCR c праймером BOX A1R и (GTG)5-PCR с праймером (GTG)5. Для подготовки ДНК-матриц по одной колонии культур микроорганизмов отбирали, суспендировали в 20 мкл деионизированной воды и обрабатывали в микроволновой печи в течение 2 мин на максимальной мощности. Полученные препараты хранили при -20 °С и размораживали перед использованием в ПЦР. По результатам анализа нуклеотидной последовательности гена 16S рРНК было установлено, что штаммы БАЛ-1 и БАЛ-2 принадлежат виду Bacillus licheniformis . Штаммы способны расти на минеральной среде с куриным пером как единственным источником углерода до концентрации 1×108 КОЕ/см3. При высеве аликвот из разных разведений выявили 16 морфотипов колоний. Для штамма B. licheniformis БАЛ-1 обнаружено 10 морфотипов, для B. licheniformis БАЛ-2 - 6 морфотипов. Методом геномного фингерпринта на основе ПЦР подтверждена сохранность выявленных морфотипов штаммов. Кератиназная активность штамма B. licheniformis БАЛ-1 составила 16,2±0,3 КА/см3, штамма B. licheniformis БАЛ-2 - 18,3±0,2 КА/см3.
Бесплатно
Статья научная
Естественные процессы развития и преобразования в живой природе рассматриваются в рамках различных эволюционных теорий. Однако для количественного описания изменений, наблюдаемых при реализации длительных селекционных программ, не предложено единого методического подхода. Для изучения механизмов селекции как эволюции, направляемой, по определению Н.И. Вавилова, волей человека, нами впервые предложен и применен метод исследования сдвигов генетико-статистических характеристик (ГСХ) во времени в совокупностях сортов мягкой яровой пшеницы ( Triticum aestivum L.) по этапам сортосмен примерно за 80-летний период. В течение 8 лет (2005-2012 годы) в условиях северной лесостепи Западной Сибири (опытное поле НИИ сельского хозяйства Северного Зауралья, г. Тюмень, 57°09' с.ш., 65°32' в.д.) изучали 23 сорта мягкой яровой пшеницы, последовательно районированных с 1930-х годов. Все они в разное время успешно возделывались в Северном Зауралье. У всех изученных сортов были определены эффекты взаимодействия генотип-среда, изменяющие их ранги урожайности по годам испытаний, и другие ГСХ. Средняя урожайность сортов, районированных в 1940-х годах, в нашем испытании составила 20,2 ц/га и была принята за базовую. Для этих сортов характерна выраженная пластичность и гомеостатичность урожаев. Линии регрессии урожайности по экологическому ряду лет (от плохих условий к благоприятным) пологие (угол наклона от 31° до 39°). Первый районированный в регионе сорт Мильтурум 321 стабилен по урожайности зерна (дисперсия по S.A. Eberhart и W.F. Russell S2d i = 3,5). В период 1950-1970 годов были районированы саратовские сорта и позднеспелый сорт сибирской селекции Мильтурум 553. Средняя урожайность в этой группе в наших испытаниях - 23,4 ц/га, линии регрессии этих сортов на графике урожайность-качество лет (по условиям среды) идут выше линий для первой группы сортов с наклонами, сходными с таковыми у первой группы. Саратовские сорта, как и сорта первой группы, показывают гомеостатичность урожайности, но для них характерно полегание при урожайности выше 20-25 ц/га. В 1970-1990 годах в регионе получили распространение устойчивые к полеганию сорта со средней урожайностью 29,1 ц/га (+44 % к базовой), у которых линии регрессии урожайности имеют более крутой наклон - от 39° до 47°, что указывает на меньшую гомеостатичность урожайности. Эти сорта сильнее реагируют на улучшение и ухудшение условий среды по сравнению с сортами первой и второй групп. Сорта Стрела и Тюменская 80 местной селекции довольно стабильны по урожайности (S2d i = 4,8-6,1). Среднеспелые интенсивные сорта, возделываемые в настоящее время, урожайность которых в среднем возросла до 34,3 ц/га (+70,0 % к базовой), очень чувствительны к изменениям условий среды, что подтверждается углом наклона линий регрессии (50°-54°, b i = 1,21-1,40). Пластичность характерна для сорта Чернява 13, имеющего пологую линию регрессии (угол наклона 29°, b i = 0,56). Наиболее стабильно формируют урожаи сорта Лютесценс 70 и Икар (S2d i = 8,7 и S2d i = 8,6). Современные, районированные в регионе раннеспелые сорта менее урожайны, чем сорта предыдущей группы (хср. = 31,1 ц/га), с пологими линиями регрессии (углы наклона 37°-38°). При этом сорта Тулунская 12 и Новосибирская 15 не стабильны по урожайности (соответственно S2d i = 26,6 и S2d i = 29,0). Сорт Новосибирская 29 более урожайный (33,3 ц/га), по пластичности и стабильности имеет сходство со среднеспелыми сортами из предыдущей группы. Изучение эффектов реакции генотипов на сдвиги условий среды, определяющих пластичность сорта (и гомеостатичность урожайности) и стабильность сорта, которую характеризует крутизна линии регрессии и дисперсия по S.A. Eberhart и W.F. Russell, и в совокупности отражающих разные характеристики адаптивности, позволяет оценить поведение сортов в меняющихся условиях среды и эффективность их
Бесплатно
Новый подход к разработке кандидатной вакцины против ротавируса на основе двух вирусов растений
Статья научная
Ротавирус А (род Rotavirus , сем. Reoviridae ) остается основной причиной вирусного гастроэнтерита у детей в возрасте до пяти лет. Существующие аттенуированные вакцины имеют ряд серьезных недостатков, к которым можно отнести потенциальный риск реверсии к патогенной форме, а также побочные эффекты, из которых наиболее опасна инвагинация кишечника. Более того, эти вакцины оказались менее эффективны в развивающихся странах, где как раз фиксируется большая часть смертей, ассоциированных с ротавирусной инфекцией. Таким образом, одна из актуальных задач вирусологических исследований - создание рекомбинантной вакцины против ротавируса. Ключевой вопрос при разработке таких вакцин заключается в подборе эффективного и безопасного адъюванта. Вирусы растений имеют большой потенциал для создания инновационных вакцин: они безопасны для человека и млекопитающих, обладают высокими иммуностимулирующими свойствами и могут выступать в роли носителя эпитопов патогенов. В представляемой работе впервые предложен подход к разработке вакцины против ротавируса А на основе сразу двух растительных вирусов - вируса мозаики альтернантеры (ВМАльт) и вируса табачной мозаики (ВТМ) в качестве одновременно носителей эпитопов и адъювантов. Сферические частицы (СЧ), формирующиеся при термической обработке ВТМ, были использованы в качестве адъюванта и платформы для презентации полученного в наших предыдущих исследованиях рекомбинантного химерного белка ER6, который представляет собой белок оболочки (БО) ВМАльт, слитый с эпитопом RV14 (RLSFQLMRPPNMTP) ротавирусного антигена VP6. Эпитоп RV14 способен индуцировать эффективный протективный иммунитет и консервативен для большинства штаммов ротавируса А, ввиду чего его использование позволяет надеяться на успешное преодоление одной из основных трудностей в разработке вакцин против ротавируса А - большого серологического разнообразия. В настоящей работе продемонстрировано, что ER6 эффективно сорбируется на поверхности СЧ с образованием комплексов СЧ-ER6, сохраняя при этом свою антигенную специфичность. Получены две иммунные сыворотки, обладающие специфичностью к участку RV14 в составе ER6. Первая сыворотка была получена путем истощения сыворотки к белку ER6 с использованием двух не содержащих последовательность эпитопа RV14 антигенов - БО ВМАльт и рекомбинантного БО ВМАльт (рБО ВМАльт), экспрессированного в клетках Escherichia coli . Вторая сыворотка была получена непосредственно при иммунизации синтетическим пептидом RLSFQLMRPPNMTP (RV14). Обе сыворотки использовали для анализа RV14 в составе комплексов СЧ-ER6. Методом иммунофлуоресцентной микроскопии показано, что комплексы СЧ-ER6 взаимодействуют как с истощенной сывороткой к ER6, так и с сывороткой к синтетическому пептиду RV14. Таким образом, эпитоп ротавируса А в составе комплексов СЧ-ER6 остается доступным для взаимодействия с антителами. Учитывая уникальные адъювантные свойства сферических частиц и характеристики выбранного эпитопа, полученные комплексы СЧ-ER6 могут рассматриваться как перспективный компонент для включения в состав рекомбинантных вакцин против ротавируса. Кроме того, можно надеяться, что предложенный в работе подход, предполагающий использование СЧ ВТМ в качестве платформы-адъюванта для химерного БО ВМАльт, содержащего эпитоп патогена, в дальнейшем окажется полезен при разработке вакцин не только против ротавируса, но и против других инфекционных агентов человека и сельскохозяйственных животных.
Бесплатно
Новый род вируса гриппа Influenza D virus (обзор)
Статья обзорная
Вирус гриппа D (IDV), обнаруженный в 2011 году в пробе от свиньи, а затем у крупного рогатого скота (КРС) и других животных, впоследствии был выделен в отдельный род - InfluenzaD virus ( Orthomyxoviridae , Deltainfluenzavirus ) (B.M. Hause с соавт., 2014). Предполагается, что IDV произошел от человеческого вируса гриппа C от 300 до 1,5 тыс. лет назад (Z. Sheng с соавт., 2014). Его вирион содержит семь сегментов РНК. Геномные последовательности вируса гриппа D и вируса гриппа C (ICV) различаются на 50 %, между IDV и ICV не образуются рекомбинанты, а также отсутствует перекрестная реактивность антител (B.M. Hause с соавт., 2011). Ретроспективный анализ выявил, что среди домашних животных вирус начал циркулировать на североамериканском континенте не позднее 2002 года (M. Quast с соавт., 2015). Основным резервуаром патогена служит КРС, но также IDV инфицирует мелких жвачных животных, лошадей, верблюдов, свиней, в том числе в дикой природе. Вирус провоцирует развитие бактериальных инфекций, что может проявляться как поражение паренхимы легких, замедление скорости роста, снижение надоев, задержка вступления в репродукцию. У КРС и коз при тяжелом течении болезни вирус может проникать в кровь через капилляры, выстилающие дыхательные пути. Телята имеют пассивный иммунитет, обусловленный естественным вскармливанием, который ослабевает к 6-8 мес, и животные становятся восприимчивы к инфекции (L. Ferguson с соавт., 2015). Мелкие жвачные животные служат резервуаром вируса и могут передавать инфекцию другим сельскохозяйственным видам (S.L. Zhai с соавт., 2017). Дикие кабаны также могут представлять опасность как переносчики вируса между дикими и домашними животными (L. Ferguson с соавт., 2018). У домашней птицы IDV не выявлен. В настоящее время циркулируют три линии вируса гриппа D. В эксперименте показано, что IDV заражает хорьков (B.M. Hause с соавт., 2011) и морских свинок (C. Sreenivasan с соавт., 2015). У последних он реплицируется как в верхних, так и в нижних дыхательных путях, а также в легких. Кроме этого, возможна прямая передача IDV между морскими свинками. Патоген успешно реплицируется в клетках эпителия дыхательных путей человека при температуре 33-37 °С (M. Holwerda с соавт., 2019). Показано, что у свиней давление отбора на вирус выше, чем у КРС и коз, поэтому нельзя исключать вероятность того, что при успешной адаптации патогена произойдет его широкое распространение среди домашних свиней, а если учитывать сходство рецепторов свиньи и человека, то и среди людей (Z.Yan с соавт., 2018). Данные о способности IDV инфицировать людей противоречивы, необходимо дальнейшее изучение этого вопроса, причем особое внимание следует уделять лицам, чья деятельность связана с содержанием животных, восприимчивых к новому вирусу. На сегодняшний день патоген широко распространен по планете и представляет потенциальную угрозу для сельского хозяйства в тех странах, где разведение крупного рогатого скота, мелких жвачных животных и свиней имеет большое значение для экономики. Тот факт, что вирус, способен поражать широкий круг хозяев, делает его потенциально опасным для людей.
Бесплатно
Статья научная
Сохранение окружающей среды при интенсификации сельскохозяйственного и промышленного производства связывают с развитием экотехнологий, в том числе с биоконтролем патогенов растений и биоремедиацией. Микроорганизмы - продуценты биопрепаратов и деструкторы углеводородов характеризуются высокой спонтанной вариабельностью, что может приводить к изменению их активности, поэтому при стабилизирующем отборе необходимо периодически подтверждать их штаммовую принадлежность. Молекулярно-генетические методы исследований дают возможность идентифицировать возбудителей заболеваний c полной характеристикой их наследственного материала. В этой работе представлены данные о применении разработанного нами метода двойного расщепления и избирательного мечения (ДРИМ) для изучения генетических профилей бактерий-фитопатогенов родов Pseudomonas , Pectobacterium и их антагонистов Bacillus subtilis ( Bs ), подтверждена высокая биологическая эффективность двух отселектированных штаммов Bs (М-22 и И5-12/23) против бактериальных болезней картофеля при хранении клубней в производственных условиях. Также впервые выполнена генетическая идентификация (паспортизация) штаммов бактерий-деструкторов рода Pseudomonas , пригодных для решения природоохранных задач. Цель исследований заключалась в оценке генетического разнообразия бактерий нескольких родов для отбора наиболее эффективных штаммов-антагонистов и штаммов-деструкторов. Примененный нами метод генотипирования основан на использовании двух эндонуклеаз рестрикции для расщепления геномной ДНК бактерии. Присутствующая в реакционной смеси ДНК-полимераза (Taq) обеспечивает мечение фрагментов ДНК биотинилированным дезоксицитозинтрифосфатом (Bio-dCTP). Метка включается только в ДНК, имеющую 3¢-усеченные концы, которые образует первый ферментом. Вторая эндонуклеаза рестрикции дает только тупые концы фрагментов, которые не способны присоединять метку. В результате переноса на фильтр визуализируются 20-50 четко различимых фрагментов ДНК, число и распределение которых характерно для каждого бактериального штамма. Генотипирование двух близкородственных штаммов Pectobacterium atrosepticum позволяет распознать около 50 фрагментов ДНК, более 20 % которых специфичны для одного из сравниваемых штаммов. Мы использовали две пары эндонуклеаз рестрикции - XbaI/DraI и XbaI/Eco24I; полученные результаты указывают на одинаковую дискриминационную способность ферментов при сопоставлении штаммов P. atrosepticum Д822 и Г784 по генетическим профилям. При генотипировании бактерий рода Pseudomonas оптимальной была пара BcuI/Eco32I, для Bs первая рестриктаза - SgsI (39 сайтов расщепления), вторая (уменьшает размер получаемых фрагментов ДНК) - Eco32I. Методом ДРИМ получены генетические профили микроорганизмов родов Pectobacterium и Pseudomonas , характеризующие индивидуальность каждого штамма. Отмечены существенные генетические различия между видами Ps. fluorescens и Ps. marginalis . При этом выявлены идентичные фрагменты ДНК, что указывает на родовую филогенетическую близость этих видов. При искусственном заражении клубней установлена высокая антагонистическая активность Bs И5-12/23 в отношении штаммов P. atrosepticum и P. сarotovorum subsp. catovorum. Подтверждена высокая биологическая эффективность двух отселектированных штаммов Bs (М-22 и И5-12/23) против бактериальных болезней картофеля при хранении клубней. Штамм Bs И5-12/23 обладал более выраженной антагонистической активностью против возбудителей мягкой бактериальной и кольцевой гнилей, а также фузариоза. При хранении обработка штаммами-антагонистами снижала пораженность почти вдвое по сравнению с контролем (30,4-35,5 % здоровых клубней против 13,3 %). По результатам генотипирования биодеструкторов рода Pseudomonas сформирована коллекция штаммов, утилизирующих трудноокисляемые соединения, включая тяжелые фракции нефти и полиароматические углеводороды (бензопирен, хризен, фенантрен, антрацен, хризен, нафталин), что позволяет составлять ассоциации штаммов-деструкторов для утилизации конкретных загрязнителей. Таким образом, ДРИМ-генотипирование позволяет идентифицировать бактериальные штаммы для подтверждения их происхождения при разработке и применении биопрепаратов различного назначения.
Бесплатно
О балансе кальция в травяных экосистемах Терско-Кумской низменности Прикаспия
Статья научная
Терско-Кумская низменность занимает Северо-Западную часть Прикаспийской низменности. Почвенно-растительный покров территории определяется аридностью климата с частыми ветрами, наличием легких по гранулометрическому составу и засоленных почв, высокой пастбищной нагрузкой. В настоящем исследовании впервые дифференцированно определены продуктивность пастбищ Терско-Кумской низменности по структуре фитомассы (фотосинтезирующая масса, ветошь, степной войлок, корни), содержание и запасы кальция в благоприятный (апрель) и засушливый (август) периоды по сезонам года, рассчитан баланс Са в фитоценозах основных типов почв. Целью работы было определение объемов накопления, распределения и запасов кальция в структуре фитомассы для основных типов почв Терско-Кумской низменности. Исследования проводили на Кочубейской биосферной станции Прикаспийского института биологических ресурсов Дагестанского научного центра РАН в 2011-2016 годах. Объектами исследований были травяные фитоценозы на светло-каштановой и лугово-каштановой почвах и солончаке типичном автоморфном. Учет накопления растительного вещества за единицу времени на единице площади, содержания Са по элементам структуры (зеленая масса, ветошь, степной войлок, корни), а также расчет баланса Са в экосистемах выполняли по А.А. Титляновой с соавт. (1988). Содержание Са в растениях определяли при помощи системы капиллярного электрофореза Капель-105М («Люмэкс», Россия) со специализированным программным обеспечением Эльфоран («Люмэкс», Россия). Показано, что наибольшее количество фитомассы накапливалось на светло-каштановой почве. На лугово-каштановой почве фотосинтезирующей массы, ветоши, степного войлока и корней накапливалось меньше соответственно в 2,3, 1,5, 2,3 и 2,2 раза; на солончаке типичном - в 2,6, 1,7, 2,5 и 2,7 раза, чем на светло-каштановой. Возможно, это связано со снижением проективного покрытия с 77,0 % на светло-каштановой почве до 48,5 % на лугово-каштановой и 43,5 % на солончаке. В видовом составе фитоценозов на светло-каштановой почве преобладали представители Poaceae (51 %), на лугово-каштановой - Asteraceae (30 %), на солончаке типичном - также Asteraceae (17 %). Масса корней на лугово-каштановой почве и солончаке типичном была в 2,2 и 2,9 раза меньше, чем на светло-каштановой почве. Их доля в суммарном урожае фитомассы по типам почв колебалась от 85,0 до 87,2 %. В зеленой фитомассе содержание Са по сезонам года и типам почв находилось в пределах 0,40-0,48 %, в ветоши - 0,50-054, в войлоке - 1,00-1,31, в подземных органах - 1,14-1,38 %. По типам почв оно снижалось в ряду светло-каштановая > лугово-каштановая > со-лончак в связи с динамикой рН (8,6 > 8,2 > 8,0), увеличением степени засоления и смещением химизма засоления от сульфатного типа в сторону сульфатно-хлоридного. Запасы Са в надземной массе фитоценоза за вегетационный период на светло-каштановой почве составляли 2,32 кг/га·в год и превышали аналогичные показатели на лугово-каштановой почве и солончаке типичном соответственно в 2,7 и 3,1 раза. Его запасы в корневой массе по всем типам почв были больше, чем в надземной, в 12,6 раза. Из потребленного из почвы Са при разложении степного войлока обратно в светло-каштановую почву возвращалось 42,0 %, подземных органов - 58,0 %; в лугово-каштановую почву - соответственно 36,0 и 64,0 %; в солончак типичный - 1,1- и 2,3-кратное количество. Выявлено, что различие в динамике накопления Са в структуре фитомассы полупустынных фитоценозов (фотосинтезирующая масса, ветошь, степной войлок, корни) зависит от видового состава, типа почвы и сезона года.
Бесплатно
