Статьи журнала - Сельскохозяйственная биология
Все статьи: 1632
Статья научная
К уникальным особенностям высших растений относится способность к образованию фенольных соединений - веществ, обладающих высокой антиоксидантной активностью. Этим представителям вторичного метаболизма отводится важная функциональная роль, в том числе в защите клеток и тканей от стрессовых воздействий, что особенно важно на начальных этапах онтогенеза растений. Гречиха съедобная ( Fagopyrum esculentum Moench) - важнейшая крупяная культура промышленного использования. Мировыми лидерами в ее производстве считаются Россия, Китай и ряд других стран. Помимо пищевой ценности, для гречихи характерно образование различных фенольных соединений, в том числе рутина - биологически активного соединения растительного происхождения, получаемого в промышленных масштабах в России именно из этой культуры и успешно используемого в фармакологии. Гречиха съедобная (или обыкновенная) достаточно хорошо изучена в плане продуктивности, фотосинтетической активности, количества и качества зерна, тогда как накопление фенольных соединений (характерный признак этой культуры) изучен в меньшей степени, особенно на ранней стадии ее развития. На 10 сортах гречихи съедобной (преимущественно последних лет селекции, среднеспелых, с различной степенью устойчивости к температурам и засухе) изучили морфофизиологические характеристики молодых проростков (возраст 14 сут) и накопление в гипокотилях и семядольных листьях фенольных соединений, включая их суммарное содержание, а также количество фенилпропаноидов и флавоноидов. Так, наибольшее содержание фенилпропаноидов регистрировали в проростках гречихи сортов Большевик 4 и Башкирская красностебельная. Зафиксированные показатели были высокими в гипокотилях и семядольных листьях и при этом почти одинаковыми. В остальных случаях количество фенилпропаноидов в проростках оказалось ниже (на 20-50 %) и в семядольных листьях превышало таковое в гипокотилях в 1,5-2,5 раза. Способность к накоплению флавоноидов в семядольных листьях была выше у сорта гречихи Диалог, чуть ниже - у сортов Большевик 4 и Башкирская красностебельная (соответственно на 10 и 17 %) и значительно ниже (на 35-40 %) - у остальных форм. Наибольшее накопление антоцианов отмечали у сорта Башкирская красностебельная. У остальных оно было ниже, чем у растений сорта Башкирская красностебельная: у сортов Девятка, Большевик 4 и Темп - почти на 50 %, Батыр, Диалог, Чатыр тау, Илишевская, Дизайн, Дикуль - на 70-80 %. Показано, что для новых сортов гречихи характерен быстрый рост и развитие проростков, что имеет важное значение для их лучшей адаптации на начальных этапах онтогенеза. К наиболее перспективным культурам, наряду с сортом Башкирская красностебельная, можно отнести сорта Большевик 4, Девятка, Диалог и Темп, для которых характерна высокая способность к накоплению фенольных соединений - важных компонентов антиоксидантной защиты растений. Эта особенность их метаболизма может служить потенциальным критерием высокой устойчивости растений к действию стрессовых факторов.
Бесплатно
Статья научная
Фитофтороз, вызываемый оомицетом Phytophthora infestans (Mont.) de Bary, - одно из самых вредоносных заболеваний томатов. Наиболее перспективным методом борьбы с ним остается выведение устойчивых сортов, при создании которых широко используется интрогрессия генов устойчивости из дикорастущих родственных видов. В частности, несколько генов устойчивости к фитофторозу, идентифицированных у дикого вида томата Solanum pimpinellifolium , были интрогрессированы в культурные сорта. Наиболее сильным геном считается Ph-3 , поскольку он обеспечивает устойчивость к множеству изолятов P. infestans . На сегодняшний день известны ДНК-маркеры, так или иначе ассоциированные с этим геном. Однако в геноме томата были обнаружены гомологи этого гена, которые не обладают функциональной активностью. В настоящей работе впервые показано, что в сортах томата отечественной селекции при наличии гена Ph-3 отсутствуют другие его гомологи. Также впервые установлено, что в последовательности гена Ph-3 присутствует вставка ретротранспозона, которая может приводить к потере геном своей функциональной активности. Нашей целью было создание простого в использовании высокоспецифичного ДНК-маркера гена Ph-3 , с помощью которого можно отличить Ph-3 от его структурных гомологов, и валидация этого маркера в сравнении с уже известными маркерами на основе анализа коллекции отечественных сортов и линий томата и оценки связи маркеров с полевой устойчивостью к фитофторозу. В работе использовали 24 образца томата ( Solanum lycopersicum L.). Исследования проводили в 2021 году на опытном поле ФГБНУ ФНЦО (Московская обл., Одинцовский р-н). Рассаду высаживали в грунт в I декаде июня. Поражение фитофторозом учитывали в динамике через каждые 7 сут, начиная с появления первых симптомов (III декада июля). Тотальную ДНК выделяли из молодых листьев 2-недельных растений при помощи набора реагентов Сорб-ГМО-Б («Синтол», Россия). Дизайн праймеров для специфичной амплификации гена Ph-3 осуществляли на основе множественного выравнивания нуклеотидной последовательности гена Ph-3 (GenBank no. KJ563933) и его структурных гомологов SlRGA1 , SlRGA2 , SlRGA 3 и SlRGA4 . Были подобраны праймеры, амплифицирующие фрагмент гена Ph-3 размером 412 п.н.: прямой 5'-AATATTGAAAATAGCTGCACTGA-3' и обратный 5'-CGAGATTTGGAGGGAATGTAA-3'. Созданный маркер получил название Ph3-412. Кроме того, для сравнительного анализа использовали праймеры маркера NC-LB-9-6678, амплифицирующие фрагменты размером 601 и 907 п.н.: 5'-CCTTAATGCAATAGGCAAAT-3' и 5'-ATTT-GAATGTTCTGGATTGG-3', последовательности которых абсолютно консервативны для гена Ph-3 и его гомологов. Для определения нуклеотидных последовательностей полученных ампликонов их клонировали в вектор pAL-TA («Евроген», Россия), которым трансформировали компетентные клетки Escherichia coli DH5a, и секвенировали по методу Сэнгера. Осуществляли множественное выравнивание нуклеотидных последовательностей с последующим анализом результатов выравнивания. Для построения дендрограммы использовали программу TREECON (http://bioinfor-matics.psb.ugent.be/software/details/Treecon). Производные аминокислотные последовательности были получены с помощью программы EditSeq (https://macdownload.informer.com/editseq/down-load/). Для поиска гомологов полученных последовательностей в базе данных NCBI использовали программу BLAST (https://blast.ncbi.nlm.nih.gov/Blast.cgi). При сравнении результатов молекулярного анализа с данными фенотипической оценки полевой устойчивости к фитофторозу ни один из маркеров не показал однозначной связи с полевой устойчивостью. Мы подтвердили, что амплифицируемый с помощью праймеров Ph3-412 фрагмент принадлежит гену Ph-3 , в то время как фрагмент размером 601 п.н., который получают с праймерами NC-LB-9-6678, соответствует гомологу SlRGA4. Показано, что фрагмент размером 907 п.н., полученный с теми же праймерами, гомологичен гену Ph-3 , но при этом содержит вставку LTR ретротранспозона семейства Ty1- copia размером 306 п.н. У всех сортов, у которых был обнаружен ген Ph-3 , он содержал вышеуказанную вставку. Наличие такой вставки может приводить к потере функциональной активности, что необходимо учитывать при маркировании гена Ph-3 . Исходя из этого, набольшую селекционную ценность представляют генотипы, у которых ген Ph-3 не имеет вставки ретротранспозона.
Бесплатно
Статья научная
В научно-производственном опыте на 37-суточных цыплятах мясного направления продуктивности Hubbard ISA F15 сравнили содержание базофилов, эозинофилов, лимфоцитов, моноцитов и гетерофилов в крови до и после транспортировки. Для предварительного определения индивидуальной стрессочувствительности у тестируемых особей предложен способ, заключающийся в моделировании локального адаптационного синдрома посредством внутрикожного введения 70 % раствора скипидара в область бородки. Экспериментально доказано, что транспортировка служит мощным раздражителем, вызывающим развитие стресса у цыплят, который проявлялся изменениями в лейкограмме (значительное снижение числа лимфоцитов и повышение доли гетерофилов). Индивидуальная чувствительность птицы к стрессу была прямо взаимосвязана с реактивностью: у стрессоустойчивых особей последняя оказалась выше, чем у срессочувствительных.
Бесплатно
Статья научная
Микотоксикозы - специфические заболевания человека и животных, вызываемые определенными видами микроспорических грибов, которые в процессе жизнедеятельности образуют микотоксины. Токсические эффекты этих веществ зависят от дозы токсина, длительности его поступления в организм, вида, пола и возраста животного. Отсутствие данных о физиологическом механизме патологического воздействия при сочетанных микотоксикозах значительно сокращает разработку новых лекарственных препаратов и методов лечения микотоксикозов животных. В проведенном нами исследовании впервые были выявлены особенности клинико-биохимического и патоморфологического проявления ассоциативных микотоксикозов при экспериментальном воздействии наиболее часто встречающихся микотоксинов на лабораторных животных. Целью нашей работы было изучение клинической картины хронического сочетанного микотоксикоза у лабораторных крыс и патологоанатомических изменений органов и тканей при поражении микотоксинами, а также особенностей симптоматики интоксикации, влияния микотоксинов на воспроизводительную функцию крыс, полученное от них потомство, морфо-биохимические показатели крови...
Бесплатно
Статья научная
Вирус обыкновенной мозаики фасоли ( Bean common mosaic virus , BCMV) в последние годы значительно расширяет ареал распространения и становится важным в экономическом отношении возбудителем болезни на фасоли овощной ( Phaseolus vulgaris L.) в Нечерноземной зоне России. Начиная с 2014 года, отмечено возникновение эпифитотий в Московском регионе, однако целенаправленный скрининг отечественных и зарубежных сортов культуры на устойчивость к BCMV здесь не проводился. В представленной работе впервые описаны особенности развития BCMV в условиях Московской области, установлено сочетание климатических факторов, определяющих степень развития болезни, а также дана оценка обширного сортимента сортов фасоли овощной по признаку устойчивости к BCMV с использованием молекулярных маркеров. Целью наших исследований стал поиск источников устойчивости к вирусу обыкновенной мозаики фасоли (BCMV) различного происхождения для включения в селекционный процесс по созданию новых отечественных сортов фасоли спаржевого типа с требуемым сочетанием признаков. Мониторинг развития BCMV на посевах фасоли овощной в агроценозе Московской области проводили в 2014-2019 годах на базе ФГБНУ Федеральный научный центр овощеводства. Материалом служили 207 коллекционных образцов (45-60 растений каждого сорта) различного географического и генетического происхождения. Изолят BCMV был выделен из пораженных растений этой культуры. Биотестирование осуществляли посредством искусственного заражения гороха сорта Жегаловец и фасоли сорта Грибовская 92. В работе использовали методы визуальной и серологической диагностики, биотестирования, фитопатологический мониторинг развития болезни. Полевую оценку устойчивости образцов проводили в динамике по 4-балльной шкале, ранжирование по группам устойчивости - на основе показателя степени развития болезни с учетом стабильности проявления признака в разные годы. ДНК-маркирование основных генов устойчивости (доминантного гена I , рецессивных генов bc-12и bc-3 ) осуществляли с помощью соответствующих маркеров SW13, SBD5 и ROC11 согласно разработанным протоколам. В результате исследований были выявлены биологические особенности московского изолята BCMV, который in vitro поражает виды Phaseolus vulgaris L. и Pisum sativum L. семейства Fabaceae. На характер проявления симптомов и интенсивность поражения растений-индикаторов при биотестировании и образцов фасоли в полевых условиях существенное влияние оказывал температурный фактор, а на степень распространения вируса - количество выпавших осадков. Пониженное количество осадков во все периоды вегетации в сочетании с повышенными температурами в целом служили сдерживающим фактором распространения патогена в климатических условиях Московской области. В то же время это сочетание факторов способствовало более интенсивному проявлению визуальных симптомов поражения вирусом листового аппарата растений, особенно в первый период вегетации. Среди 207 изученных образцов только 6 % проявили стабильно высокую устойчивость к BCMV на фоне эпифитотий. Скрининг 30 образцов с различной устойчивостью показал, что рецессивные гены bc-12 и bc-3 присутствуют у большинства из них, а доминантный ген I - только у половины. Наибольшее число образцов имели генотипы I / bc-12 / bc-3 (33 %) и -/ bc-12 / bc-3 (47 %), из которых стабильно высокую устойчивость к вирусу проявили только 1/3 образцов. При отсутствии генов I и bc-12 было отмечено сильное поражение растений вирусом. Анализ соответствия по критерию χ2 выявил более значимое влияние гена bc-12 на степень полевой устойчивости образцов к BCMV. По совокупности всех полученных результатов в качестве исходного материала для создания сортов фасоли овощной спаржевого типа с высокой устойчивостью к BCMV рекомендованы 17 наиболее перспективных коллекционных образцов различного происхождения, пять сортов (Хавская универсальная, Рант, Золушка, Мариинка, Светлячок) и два перспективных сортообразца (СП-232, КП-84) селекции ФГБНУ ФНЦО с комплексом других хозяйственно ценных признаков.
Бесплатно
Особенности репродуктивной биологии жимолости синей Lonicera caerulea L
Статья научная
Жимолость синяя ( Lonicera caerulea L. s. l., сем. Caprifoliaceae ) - высокоценное ягодное растение, культура которого активно развивается в последние годы в странах с умеренным климатом. Ценность этого вида обусловлена сверхранним сроком созревания плодов, высоким содержанием витамина С и биологически активных фенольных соединений, которые широко используются в медицине, косметологии, пищевой промышленности и сельском хозяйстве. Репродуктивная способность сортов и отборных форм L. caerulea сильно варьирует в различных условиях интродукции как в России, так и за рубежом, не обеспечивая реализацию потенциальной урожайности промышленных насаждений. С целью раскрытия возможных причин снижения завязываемости плодов и их массы мы провели оценку морфологической полноценности пыльцы, самоплодности и взаимоопыляемости, а также исследовали проявления несовместимости у сортов и отборных форм этого вида. Исследовали наиболее распространенные в Западной Сибири и на северо-востоке Китая сорта жимолости синей разного эколого-географического и генетического происхождения: L. caerulea subsp. altaica (Pall.) Gladkova (syn. L. altaica Pall.), L. caerulea subsp. venulosa (Maxim.) Worosh. (syn. L. edulis Turcz. ex Freyn), L. caerulea subsp. kamtschatica (Sevast.) Gladkova (syn. L. kamtschatica (Sevast.) Pojark., L. caerulea var. kamtschatica (Sevast.) Pojark.). В полевых опытах в 1999-2002 годах на экспериментальном участке (г. Новосибирск) оценивали завязываемость плодов, их массу, семенную продуктивность, самоплодность и взаимоопыляемость у 8 сортов жимолости (Салют, Берель, Парабельская, Томичка, Памяти Гидзюка, Голубое веретено, Золушка, Камчадалка). Цитоэмбриологические исследования выполняли в 1999-2014 годах на 19 сортах, изучали продукты микроспорогенеза, выявляли нарушения мейоза. Было показано снижение фертильности пыльцевых зерен (до 0,8 %), связанное с аномалиями в мейозе у сортобразцов жимолости алтайского происхождения. Значительное варьирование завязываемости плодов (0,9-64,0 %), их массы и количества семян обусловливалось генетическим контролем реакции несовместимости при автогамии и в различных вариантах перекрестного опыления сортов жимолости синей. В качестве морфологических проявлений реакции несовместимости были выявлены аномалии роста пыльцевых трубок в тканях пестика при переопылении близкородственных сортов и автогамии. Низкое качество пыльцы у отдельных сортообразцов L. caerulea subsp. altaica и частичная несовместимость при перекрестном опылении сортов, вызванная их близкородственным происхождением, могут быть основными причинами снижения продуктивности культурных насаждений жимолости синей. Подбор сортов для совместного выращивания с учетом их генетического происхождения (из разных селекционных семей) позволит обеспечить высокую урожайность насаждений L. caerulea. Для сортов, полученных от родительской формы Старт (Голубое веретено, Синяя птица, Лазурная, Золушка, Герда, Берель), лучшими опылителями могут быть производные исходной формы Дельфин - Томичка, Парабельская, Памяти Гидзюка, Васюганская, Нарымская. При использовании в посадках высокопродуктивных сортов Бархат, Салют, Берель и гибридов с их участием, характеризующихся плохим качеством пыльцы, необходимо включение дополнительных сортов-опылителей.
Бесплатно
Статья обзорная
История селекционно-генетических исследований льна ( Linum usitatissimum L.) насчитывает более 100 лет, но их актуальность не снижается. Более 200 сортов этой культуры предлагается на международном рынке для возделывания на масло и волокно с объемом площадей соответственно около 1 млн га и 0,3 млн га ежегодно. Разнообразие агроклиматических условий в льносеющих странах и прогресс в технологиях переработки и применения льнопродукции определяют необходимость ускорения селекционного процесса, длительность которого в настоящее время составляет до 10-15 лет. Доминирующий метод создания сортов льна - внутривидовая гибридизация с последующей системой отборов. Базовый элемент селекционной работы - экологическое изучение и широкое вовлечение в гибридизацию не только лучших современных сортов, но и стародавних кряжей, местных и селекционных форм (С.Н. Кутузова с соавт., 2010; A. Diedrechsen с соавт., 2013). Пребридинговая работа направлена на преодоление ограничений традиционных методов гибридизации за счет особенностей комбинационной изменчивости (Л.Н. Павлова, 2010). Индуцирование рекомбинаций возможно при использовании стрессовых условий возделывания гибридных растений (А.А. Жученко мл. с соавт., 2009). Использование физических (g-излучение) и химических (нитрозометилмочевина, этиленимин, диметилсульфат) мутагенов значительно повышает выход мутантных форм масличного и долгунцового льна с положительными хозяйственно ценными признаками (М.И. Логинов с соавт., 2005; И.В. Ущаповский, 2013). Приведены примеры использования методов культуры клеток и тканей, расширяющие сомаклональную изменчивость и позволяющие получать селекционно-значимые линии льна, в том числе устойчивые к болезням (фузариоз, антракноз) (В.А. Лях с соавт., 2008; Н.В. Пролетова, 2010). Рассматриваются методы ДНК маркирования, позволяющие группировать генетический материал льна в соответствии с его генетической близостью, что позволяет оптимизировать подбор пар для гибридизации с целью сохранения максимального генетического разнообразия селекционного материала (Y.B. Fuetal, 2003; В.А. Лемеш с соавт., 2006). SSR маркирование рассматривается как перспективное направление для генетической идентификации линий и сортов льна (В.А. Лемеш с соавт., 2013), выявления меж- и внутривидовых генетических связей (J. Vromans, 2006), возможных связей маркеров с хозяйственно ценными признаками (В.А. Лемеш с соавт., 2012) и установления групп сцепления между маркерами (S. Cloutier, 2012). Представлена характеристика микросателлитных маркеров (SSR) у ряда генотипов льна. Рассматриваются аспекты официального применения молекулярных маркеров при испытании сортов по критериям ООС (отличимость, однородность, стабильность) в странах-участниках UPOV (International Union for the Protection of New Varieties of Plants). Выбор методов молекулярного маркирования должен быть согласован не только с технической, но и юридической позиций. Рассмотрены направления возможной интеграции традиционных селекционных методов и методов молекулярной биологии для создания новых сортов льна с заданными параметрами хозяйственно ценных признаков.
Бесплатно
Статья научная
В современном сельском хозяйстве наблюдается тенденция к увеличению использования биологических продуктов, в том числе средств защиты растений. Активно ведутся разработки по созданию и оптимизации технологий производства новых биопрепаратов, включающих линии бактерий (plant growth promoting bacteria, PGPB) или грибов (plant growth promoting fungi, PGPF). Грибы и бактерии совместно существуют в ризосфере, между ними происходит постоянное взаимодействие. В последние годы на рынок агрохимикатов и пестицидов выходят биопрепараты, в состав которых входят бактерии и грибы (инсектицид Биостоп, фунгицид Споробактерин). Трудности производства совместного бактериально-грибного биопрепарата связаны с особыми требованиями микроорганизмов к составу питательной среды, аэрации и режимам культивирования. В настоящей работе мы впервые установили положительное влияние Saccharomyces cerevisiae Y-4317 на рост Pseudomonas chlororaphis subsp . auerofaciens , а также выявили оптимальные режимы культивирования и состав питательной среды для совместного роста микроорганизмов различных таксономических категорий (PGPB и PGPF). Показана высокая эффективность использования свекловичной мелассы для совместного выращивания P. chlororaphis и S. cerevisiae . Выявлено стимулирующее влияние полученной культуральной жидкости (КЖ) на энергию прорастания и всхожесть семян культурных злаков. Цель работы - изучить возможность совместного куль-тивирования бактерии Pseudomonas chlororaphis subsp . auerofaciens B-5326 и дрожжей Saccharo-myces cerevisiae Y-4317 и оптимизировать параметры их выращивания для получения культуральной жидкости, стимулирующей прорастание семян и начальный рост злаковых растений. В качестве посадочного материала использовали штаммы бактерии Pseudomonas chlororaphis subsp. aureofaciens B-5326 и дрожжей Saccharomyces cerevisiae Y-4317. Штаммы микроорганизмов были получены в виде лиофилизата в ампулах из Всероссийской коллекции промышленных микроорганизмов НИЦ Курчатовский институт - ГосНИИгенетика (г. Москва). Растительные объекты - семена кукурузы ( Zea mays L.) гибрида Делитоп, пшеницы ( Triticum aestivum L.) сорта Мироновская 808, ячменя ( Нordeum vulgare L.) сорта Скипетр. После восстановления жизнеспособности микробиологических культур готовили посадочный материал, который объединяли и выращивали 48 ч, используя шейкер-инкубатор, в трех вариантах питательных сред, различающихся по источнику углерода (глюкоза, фруктоза, свекловичная меласса). При совместном культивировании в динамике (от 0 до 72 ч) с использованием шейкера-инкубатора SPH-2102 («BIORUS», Республика Беларусь) и в лабораторном ферментере BIORUS GJ («BIORUS», Республика Беларусь) оценивали жизнеспособность (колониеобразующие единицы, КОЕ) и биомассу микроорганизмов при разных температурах (от 20 до 32 °С) и скорости подачи воздуха (от 1 до 6 л/ч). Семена сельскохозяйственных растений опрыскивали полученной культуральной жидкостью в разных разведениях (от 1:200 до 1:25), спустя 12 ч семена помещали на воду в чашки Петри. Энергию прорастания и всхожесть определяли спустя соответственно 3 и 7 сут. Показано, что при совместном культивировании P. chlororaphis и S. cerevisiae свекольная меласса полностью удовле-творяет потребность микроорганизмов в основных питательных веществах: количество клеток не опускалось ниже 6½108 и 3½106 КОЕ/мл. Общая биомасса составила 20,4 г/л, что было на 17-22 % выше, чем на средах с глюкозой или фруктозой. Нами подобраны оптимальные условия совместного культивирования: температура 30 °С, режим аэрации 4 л/ч, продолжительность культивирования 24 ч. Продемонстрировано положительное влияние S. cerevisiae на жизнеспособность P. chlororaphis при длительном совместном культивирование (72 ч): количество жизнеспособных клеток P. chlororaphis в присутствии S. сerevisiae составило 1½106 КОЕ/мл против 5½104 при росте P. chlororaphis отдельно от дрожжей . Вероятно, продуцирование фитогормонов S. cerevisiae в КЖ при совместном культивировании обусловливало активный рост и высокую жизнеспособность P. сhlororaphis . Предварительные опыты по применению комплексного биопрепарата, разработанного на основе совместной культуры, для предпосевной обработки семян показали его стимулирующее действие на энергию прорастания и всхожесть семян ячменя, пшеницы и кукурузы. Четкую тенденцию к увеличению энергии прорастания и всхожести семян злаковых культур отмечали при всех разведениях. Наибольшую эффективность комплексный биопрепарат показал в отношении всхожести семян кукурузы. Максимальное повышение энергии прорастания и всхожести семян всех изучаемых культур было выявлено при разведении биопрепарата 1:200. Выполненное исследование позволило выявить ключевые параметры совместного культивирования PGPB P. chlor-oraphis и PGPF S. cerevisiae и тем самым создать предпосылки для последующего создания биопрепарата на основе сочетания микроорганизмов различных таксономических групп.
Бесплатно
Статья обзорная
Органическое сельскохозяйственное производство активно развивается в России и в мире (S.Y. Dhurai с соавт., 2014). Темпы его роста составляют до 30 % в год, современный рынок органических продуктов достигает более 200 млрд долларов. Выращенные по технологиям органического земледелия продукты стоят на 20 %, а иногда и в два раза дороже, что привлекает многих производителей. Но ценовое преимущество нивелируется снижением урожайности культур при использовании технологий органического земледелия (Г.Н. Фадькин с соавт., 2015). Повысить доходность органического земледелия может использование специализированных сортов (V. Seufert с соавт., 2012). Однако до сих пор нет четкого разделения направлений селекционной работы при создании материала для этих технологий. Цель нашего обзора - определить эффективные направления и спектр признаков, по которым должна вестись селекция при создании сортов риса для органического земледелия, а также молекулярные маркеры для ускорения селекционной работы. Сорта для органического земледелия должны обладать высокой адаптивностью к биотическим и абиотическим стрессам, конкурентоспособностью, эффективным минеральным питанием и фотосинтезом (T. Vanaja с соавт., 2013). Перечисленные признаки комплексные и в значительной мере взаимосвязаны. Так, конкурентоспособность генотипа у риса обеспечивается высокой скоростью роста, эффективным побегообразованием (кущение); морфотипом с минимальным затенением в плотном посеве; высокой эффективностью фотосинтеза, позволяющей наиболее полно использовать солнечную энергию; формированием корневой системы с высокой поглощающей способностью (E.T. Lammerts van Bueren с соавт., 2011; J.K. Goncharova с соавт., 2018). При этом повышение специфической адаптивности к комплексу стрессов требует больше усилий и не гарантирует результата, так как внутрилокусные и межгенные взаимодействия в значительной степени нивелируют эффекты отдельных генов. В природе на растение воздействуют группы факторов, что обесценивает однонаправленную адаптивность. Специфическая устойчивость к патогенам, как правило, преодолевается ими в очень короткие сроки (A.H. Van Bruggen, 1995). Показана большая перспективность повышения общей адаптивности за счет неспецифической (полевой) устойчивости. Рассмотрены наиболее полиморфные локусы, которые у отечественных сортов риса сцеплены с генами, определяющими эффективность генетических систем, контролирующих скорость роста, фотосинтез, минеральное питание и обеспечивающих формирование неспецифической адаптивности (L. Huang с соавт., 2016). Интенсивный рост, высокая фотосинтетическая активность и эффективность минерального питания повышают жизнеспособность растений, позволяя им максимально быстро проходить фазы, чувствительные к стрессу, что сокращает вероятность повреждения экстремальными температурами или другими факторами, снижающими жизнеспособность, что актуально при органическом земледелии. Для российских сортов риса показано, что с локусами, определяющими эффективность фотосинтеза, ассоциированы микросателлитные маркеры RM154, RM600, RM550, RM347, RM240, RM154, RM509, с локусами, связанными с дифференциацией по типу минерального питания, - маркеры RM261, RM6314, RM126, RM463, RM405, RM509, RM242, с солеустойчивостью - RM463, RM245, RM242, RM3276, RM5508, RM574, RM542, с темпами роста проростка - RM261, RM405, RM463, RM242 и RM6314. В районах локализации выявленных маркеров расположены гены, определяющие энергию прорастания, устойчивость к засухе, толерантность к низким температурам, морфотип и размеры корневой системы, соотношение биомассы надземной и подземной части растения риса, стабильность мембран клеток в условиях стресса, фотосинтетический потенциал сорта (G.A. Manjunatha с соавт., 2017; J. Аli с соавт., 2018).
Бесплатно
Особенности сукцессии сорной растительности в зерновых агрофитоценозах Приобья
Статья научная
При использовании трехфакторного дисперсионного анализа оценивали особенности сукцессии сорной растительности за одну и несколько ротаций зернопарового севооборота и при бессменной культуре яровой пшеницы при различных способах зяблевой обработки почвы и степени химической нагрузки посевов. Рассматривается динамика формирования ассоциаций сорных растений в зерновых агрофитоценозах.
Бесплатно
Статья научная
Отличительные особенности галофитов как кормовых растений - высокая питательная ценность, стабильная сбалансированность корма по питательным веществам по сезонам года, особенно в критические периоды пастбищного содержания животных (осенью и зимой), достаточно высокое содержание незаменимых аминокислот. Кормовые галофитные полукустарники (кохия простертая, солянка восточная), кустарники (саксаул черный, солянка малолистная) в условиях ксеротермической среды среднеазиатской пустыни характеризуются высокой и устойчивой кормовой продуктивностью. Их способность успешно осуществлять полный жизненный цикл в этих условиях реализуется за счет структурных и физиолого-биологических приспособлений. Корневая система играет центральную роль в формировании урожая у культурных растений и в настоящее время рассматриваются как ключевой фактор второй «зеленой революции». Знание характера формирования корневой системы кустарников и полукустарников семейства Маревые ( Chenopodiaceae ) в условиях предгорной пустыни, в частности скорости роста, глубины проникновения в почву, очень важно не только для познания этих галофитных жизненных форм растений, но и для правильного размещения посевов в аридных зонах. Мы сравнили особенности формирования корневой системы у кустарниковых галофитов - саксаула черного Haloxylon aphyllum (Minkw.) Iljin, солянки малолистной Aellenia subaphylla (С.А. Меу) Aellen и полукустарниковых галофитов - солянки восточной Salsola orientalis S.G. Gmel., кохии простертой Kochia prostrata (L.) Schrad., чтобы выявить их экологическую роль в условиях зоны среднеазиатской предгорной пустыни (Нишанская степь, Кашкадарьинская область, Республика Узбекистан, 2015-2020 годы) у растений 1-го и 5-го года жизни. В процессе эволюции и естественного отбора, формирования более совершенных адаптивных свойств и повышенных продукционных функций у галофитов семейства Маревые важное значение имело развитие мощной и глубоко проникающей в почву корневой системы универсального типа. Показано, что для кохии простертой, солянки восточной, саксаула черного и солянки малолистной характерна высокая скорость роста и развития корневой системы. В 1-й год жизни корневые системы кустарников саксаула черного проникают в почву на глубину до 235 см, солянки малолистной - до 150 см, полукустарников солянки восточной - до 200 см, кохии простертой - до 215-295 см, достигая в 5-летнем возрасте у саксаула черного 1240 см, солянки малолистной - 600 см, солянки восточной - 550 см, кохии простертой - 580 см, что превышает в 1-й год высоту надземной части в 4-4,5 раза, в 5-летнем возрасте - в 6 раз. Способностью к быстрому росту и формированию специфической структуры корневой системы обеспечивается постоянство поглощения воды корнями в условиях засухи и дефицита влаги. На глубину проникновения корневой системы растений разных жизненных форм (кустарники, полукустарники) сильное влияние оказывают водно-физические свойства эдафической среды. В условиях постоянного дефицита почвенной влаги корневая система стремится постоянно углубляться в почвенно-грунтовую среду, пробивая плотные, сцементированные слои почвы. По нашему мнению, полукустарниковым и кустарниковым галофитам присуща способность выполнять функцию так называемого гидравлического лифта, когда растение не только поднимает воду корнями, но и выделяет ее в более сухие горизонты почвы, где этой водой могут воспользоваться растения с неглубокой корневой системой.
Бесплатно
Статья научная
В настоящее время химический метод борьбы с обыкновенным паутинным клещом Tetranychus urticae Koch считается наиболее действенным. Вместе с тем одной из основных проблем защиты растений остается формирование резистентных популяций вредителей к определенным пестицидам при их длительном применении. В защищенном грунте эта проблема усугубляется недостаточно широким ассортиментом инсектоакарицидов, разрешенных к применению на территории Российской Федерации. В результате практически невозможно использовать метод ротации пестицидов, применяемый во всем мире. Еще одной трудноразрешимой проблемой остается ввоз из-за рубежа в тепличные комбинаты на посадочном материале декоративных культур паутинных клещей, резистентных к пестицидам. Мы впервые обосновали возможность использовать новый для России акарицид флорамайт КС против популяций обыкновенного паутинного клеща, резистентных к инсектоакарицидам из разных групп. Один из перспективных для применения против паутинных клещей препаратов - новый для России акарицид Floramite® 240 SC (240 г/л, бифеназат) («Chemtura AgroSolutions», США)...
Бесплатно
Особенности цветения и опыления желтосемянных форм ярового рапса
Статья научная
Изучали особенности биологии цветения и опыления желтосемянных форм ярового рапса (000-тип). Оценивали морфологические признаки цветка, потенциальную и фактическую продуктивность желто- и сизосемянных форм ярового рапса.
Бесплатно
Особенности цветения у линий яровой мягкой пшеницы, полученных методом отдаленной гибридизации
Статья научная
У поздних поколений отдаленных гибридов яровой мягкой пшеницы, полученных от скрещивания Triticum aestivum L. и T. timopheevii Zhuk, определяли фертильность пыльцы, размер пыльников, завязываемость зерен у растений с разным типом цветения, а также при изоляции колосьев. Показано, что вторичная хазмогамия у отдаленных гибридов пшеницы не зависит от фертильности пыльцы и размеров пыльников. Хазмогамные растения имеют более высокую вариабельность признаков в сравнении с нормально цветущими, характеризуются меньшей завязываемостью зерен в колосе и меньшей массой зерновки. Изоляция хазмогамных колосьев в фазу цветения приводит к снижению завязываемости и не влияет на формирование крупности зерен. Выявлено влияние материнского сорта мягкой пшеницы на степень вторичного открытого цветения у отдаленных гибридов.
Бесплатно
Статья научная
Паразитофауна копытных - постоянный компонент природных биоценозов, регулирующий сохранение экологического баланса. Видоспецифический и наиболее патогенный биогельминт лося Parafasciolopsis fasciolaemorpha Ejsmont, 1932 в лесной зоне имеет эпизоотическое значение и формирует устойчивые природные очаги. Изученность этой трематоды остается недостаточной на всем ареале вида, очень слабо освещено влияние абиотических факторов на жизненный цикл гельминта. В представленной работе на основе мониторинговых данных по парафасциолопсозу на территории Кировской области впервые статистически подтверждена высокая зависимость зараженности лося от количества выпавших в теплое время года осадков и меньшая зависимость от температурного фактора. Цель нашей работы - установить особенности заболеваемости лося парафасциолопсозом при значительных отклонениях температурно-влажностного режима летних сезонов. Исследования проводили в 2009-2021 годах в пойме р. Чепца (крупный приток р. Вятка), расположенной в зоне южной тайги на востоке Русской равнины. Методом гельминтологического вскрытия было обработано 189 проб печени от лосей, добытых в осенне-зимний период. Проводился количественный учет марит P. fasciolaemorpha с последующей экстраполяцией данных. Рассчитывали экстенсивность инвазии (ЭИ) - долю зараженных лосей в выборке, интенсивность инвазии (ИИ) - среднее арифметическое число трематод у инвазированных особей с указанием диапазона вариации в выборке. Зараженность промежуточного хозяина, пресноводного моллюска Planorbаrius corneus (L., 1758), определяли методом компрессии гепатопанкреаса с подсчетом количества личинок трематод. Для оценки метеорологических условий летних сезонов - средней температуры воздуха (°С) и среднего количества выпавших осадков (мм) за июнь-август - использовали данные интернет-ресурсов открытого доступа по г. Кирову. Аномалии метеорологических показателей выражали в процентах от средних значений за опорный период - 1961-1990 годы (климатическая норма). При увеличении обилия локальной популяции лося с 3,1 до 16,7 особей/1000 га лесных угодий регистрировался последовательный рост заболеваемости парафасциолопсозом с 33,3 до 76,5 %. Установлена высокая положительная нелинейная взаимосвязь между обилием локальной группировки лося и экстенсивностью парафасциолопсозной инвазии ( r = 0,76, R2 = 0,86, n = 9, p ≤ 0,05). В период исследования были зарегистрированы летние сезоны с экстремальными температурно-влажностными режимами: три аномально дождливых, четыре засушливых, четыре прохладных и пять жарких лет. В засушливые годы значительно возрастала концентрация инвазионного начала в пойменных водоемах. Выявлена обратная нелинейная зависимость зараженности лося трематодой P. fasciolaemorpha от аномалий количества выпавших за лето осадков. Дефицит осадков провоцировал повышение экстенсивности инвазии у дефинитивного хозяина ( r = -0,60, R2 = 0,89, n = 8, p ≤ 0,05). Температурный фактор оказывал слабое влияние на зараженность лося парафасциолопсисами: корреляционная связь с ЭИ была средней положительной ( r = 0,31, R2 = 0,75, n = 8, p ≤ 0,05), с ИИ - средней отрицательной ( r = -0,46, R2 = 0,24, n = 8, p ≤ 0,05). Установлено снижение средней ИИ на фоне общей высокой встречаемости трематодоза у лося вследствие выработки сопутствующего иммунитета. Для нормализации ситуации в парафасциолопсозном очаге целесообразно проведение избирательного отстрела ослабленных самцов лося в период гона. В пойменных угодьях следует увеличить отстрел сеголетков как наиболее зараженной возрастной группы, служащей источником загрязнения окружающей среды яйцами паразитов. В засушливые сезоны необходима 1-кратная выкладка на солонцах антигельминтных препаратов.
Бесплатно
Особенности экспрессии генов микробного сообщества рубца коров в период сухостоя и лактации
Статья научная
Качество и количество корма, потребляемого лактирующими и сухостойными коровами, сильно различаются. Сухостойные коровы обычно получают рацион с высоким содержанием грубых кормов и низким содержанием комбикорма, что приводит к замедлению скорости ферментации в рубце. Сразу после отела коров кормят рационами с низким содержанием грубой клетчатки и высоким - комбикорма, для которых обычно характерна высокая скорость брожения вследствие большого содержания таких легкоусвояемых полисахаридов, как крахмал. В настоящей работе впервые установили, что повышение доли крахмала в рационе дойных коров приводит к изменениям в экспрессии ряда генов микроорганизмами рубца, в особенности гена L-лактатдегидрогеназы. Нашей целью был анализ экспрессии генов, участвующих в ключевых реакциях метаболизма рубца, в зависимости от физиологического периода и содержания грубой клетчатки в рационе животного. Образцы отбирали в 2020 году в АО «Агрофирма Дмитрова Гора» (Тверская обл.) от 15 коров ( Bos taurus ) молочного направления черно-пестрой голштинизированной породы 2-3-й лактации. Животные находились в одинаковых условиях на привязном содержании. Для эксперимента отобрали шесть коров, из которых сформировали две группы ( n = 3): I группа - сухостойные животных (в среднем за 30 сут до отела), II группа - животных в период лактации (208-е сут лактации). Пробы химуса (30-50 г от каждой коровы) отбирали из верхней части вентрального мешка рубца вручную стерильным зондом. Тотальную ДНК из исследуемых образцов выделяли с использованием набора Genomic DNA Purification Kit («Fermentas, Inc.», Литва). Бактериальное сообщество рубца изучали методом NGS-секвенирования на платформе MiSeq («Illiumina, Inc.», США) с применением праймеров для V3-V4 региона 16S рРНК. Биоинформатический анализ данных выполняли с использованием программного обеспечения Qiime2 ver. 2020.8 (https://docs.qiime2.org/2020.8/). Для анализа таксономии использовали справочную базу данных Silva 138 (https://www.arbsilva.de/docu-mentation/release-138/). Тотальную РНК из образцов рубцового содержимого выделяли с помощью набора Aurum Total RNA («Bio-Rad», США). На матрице РНК получали кДНК (набор iScript RT Supermix, «Bio-Rad», США). Относительную экспрессию генов бактерий анализировали при помощи количественной ПЦР, которую проводили на детектирующем амплификаторе ДТ Lite-4 624 (ООО «НПО ДНК-Технология», Россия). Показано, что изменение рациона коров, связанное с повышением доли крахмала, способствовало снижению доли целлюлозолитических бактерий семейств Ruminococcaceae и Lachnospiraceae и повышению численности бактерий сем. Prevotellaceae , связанных с разложением крахмала. Также были показаны изменения в экспрессии бактериальных генов в зависимости от рациона. Так, экспрессия гена L-лактатдегидрогеназы увеличивалась в группе лактирующих коров (р £ 0,05), получающих рацион с большим содержанием крахмала. Это, вероятно, связано с большим содержанием лактата в рубце коров, потребляющих высокие концентрации легкоусвояемых углеводов и с формированием адаптивных механизмов в микробном сообществе рубца. Также у лактирующих коров отмечали увеличение экспрессии гена фосфофруктокиназы (р £ 0,05) - одного из регулирующих ферментов гликолиза. Улучшение доступности моносахаридов из комбикормов способствует интенсификации процесса гликолиза рубцовыми микроорганизмами. В связи с этим ген Ldh-L можно рассматривать как кандидат в биомаркеры, которые способны дать представление об активности процессов синтеза молочной кислоты и, как следствие, о снижении pH в рубце коров.
Бесплатно
Краткое сообщение
Оценивали эффективность действия активированных минеральных препаратов в низких дозах на окостенение скелета плодов, показатели пре- и постнатального развития крыс.
Бесплатно
Статья научная
Усиливающаяся деградация почв связана с истощением их плодородия в результате применения севооборота с внесением избыточного количества минеральных удобрений и химических средств защиты растений, а также в связи с повсеместно ухудшающимися природно-климатическими условиями и экологической обстановкой. Именно поэтому сельское хозяйство, основанное на экологически безопасных агротехнологиях, должно иметь абсолютный приоритет. Бобовые культуры фиксируют азот атмосферы в симбиозе с клубеньковыми бактериями и накапливают его в биомассе растений. Они служат уникальными предшественниками для выращивания зерновых, поскольку способствуют восстановлению плодородия почв за счет привнесения азота в биологически доступной форме. Создание пастбищ на основе бобовых трав благоприятствует восстановлению почв, выведенных из севооборота (например, опустыненных или засоленных). Поэтому разработка приемов создания продуктивных растительно-микробных систем, которые эффективны в неблагоприятных условиях, имеет огромное теоретическое и практическое значение. В задачи исследования входило выявление солеустойчивых форм люцерны ( Medicago L.), получение на их основе растений поколения I 1 методом принудительного самоопыления и анализ морфологических, биологических и симбиотических показателей в модельных опытах. Объектами изучения были 13 тетраплоидных и диплоидных сортов люцерны, в том числе сорта Солеустойчивая и Агния, которые испытывали при симбиотрофном питании (в симбиозе со штаммами Sinorhizobium meliloti ) или без инокуляции штаммами. Анализ симбиотической активности изученных сортов показал, что они высокоотзывчивы на инокуляцию тест-штаммом S. meliloti Rm2011 и могут формировать эффективные симбиозы в условиях засоления. Была оценена однородность географически различных сортов по накоплению сухого вещества (СВ) на фоне 75 мМ NaCl без инокуляции и 100 мМ NaCl с инокуляцией S. meliloti с привлечением коэффициента дисперсии (Д), что позволило установить, что показатель СВ у изучаемых сортов существенно изменялся только в случае симбиотрофного питания. По результатам анализа симбиотической активности в присутствии соли в микровегетационных опытах (Всероссийский НИИ сельскохозяйственной микробиологии - ВНИИСХМ) получены солеустойчивые формы у растений диплоидных видов М. caerulea и М. falcata, а также у тетраплоидного вида M. sativa L. сортов Солеустойчивая и Агния. Отобранные растения сортов Солеустойчивая и Агния выращивали далее в селекционно-тепличном комплексе (СТК) Всероссийского НИИ кормов им. В.Р. Вильямса. Проведенные 3-летние вегетационные испытания в СТК показали, что для солеустойчивых растений сортов Солеустойчивая и Агния характерна преимущественно сиреневая окраска цветов, более закрученная форма боба, сравнительно высокая ветвистость и кустистость, более поздний переход в период покоя. Из семян от испытуемых растений в микровегетационном опыте получили растения поколения I 1 (ВНИИСХМ). Растения I 1 анализировали по СВ, интенсивности роста надземной и подземной частей, по числу сформированных клубеньков в стандартных (бессолевые) условиях и при засолении. Установлено, что в поколения I 1 у обоих сортов растения однородны или достаточно однородны по СВ. В присутствии соли у сорта Солеустойчивая растения поколения I 1 успешно развивались без инокулянта (усредненная прибавка СВ составила 36,92 % относительно исходных растений), тогда как у сорта Агния прибавка СВ в I 1 была, наоборот, на 16,55 % ниже. У обоих сортов выявлена высокая специфичность взаимодействия растений I 1, контрастно различавшихся по солеустойчивости, оцениваемой по СВ, с симбиотически высокоэффективными штаммами CIAM1774 или Rm2011. Так, в условиях солевого стресса наибольшие значения СВ получены у сорта Солеустойчивая при инокуляции штаммом Rm2011 с солеустойчивостью, типовой для S. meliloti. Однако симбиотическая система на основе полученного нами солеустойчивого генотипа сорта Агния с сол
Бесплатно
Статья научная
Работ по культуре льна крупноцветкового ( Linum grandiflorum Desf.) in vitro крайне мало и в них преимущественно рассматривается морфогенез, получение эмбриокультуры, резистентность клеточных линий. L. grandiflorum относится к декоративным культурам, подвергающимся воздействию разнообразных стрессовых факторов в условиях города. К их числу относятся поллютанты и гербициды, вызывающие окислительный стресс в растениях. Выполненное нами исследование впервые показывает различия в реакции in vitro культивируемых клеток льна крупноцветкового на действие двух стрессовых факторов - тяжелого металла кадмия и пестицида глифосата (по морфофизиологическим характеристикам и биосинтезу фенольных соединений). Целью работы была оценка ростовой активности каллусной культуры льна крупноцветкового и накопления в ней фенольных соединений, в том числе фенилпропаноидов и флавоноидов, при воздействии токсических агентов. Каллусные культуры выращивали на питательной среде Мурасиге-Скуга с добавлением 2 % сахарозы и 2 мг/л 2,4-дихлорфеноксиуксусной кислоты...
Бесплатно
Статья научная
Изучали влияние инокуляции растений сахарной свеклы селекционными чистыми культурами Pseudomonas fluorescens 20, P. putida 23 и смешанной культурой этих бактерий на урожай и вынос азота из почвы в вегетационном опыте и двухлетнем микрополевом опыте на черноземе выщелоченном. Оценивали эффект повторной инокуляции растений бактериями во второй вегетационный период.
Бесплатно
