Статьи журнала - Сельскохозяйственная биология
Все статьи: 1768
Статья научная
Эффективность РНК-интерференции (РНКи) в подавлении транскрипционной активности генов-мишеней у насекомых-вредителей, фитопатогенных вирусов и грибов определяет интерес к биосинтезу двуцепочечной РНК (дцРНК) в бактериях Escherichia coli как менее затратной технологии по сравнению с синтезом in vitro. Упрощение процедуры выделения дцРНК из бактерий может снизить затраты на производство дцРНК и способствовать расширению применения РНКи в защите растений. В представленной работе впервые разработана достаточно простая и эффективная методика выделения и очистки дцРНК из бактериальной культуры Escherichia coli для дальнейшего изучения возможностей ее использования в сельскохозяйственной практике. Нашей целью было конструирование оригинального вектора для эффективной экспрессии молекул дцРНК в бактериях Escherichia coli HT115(DE3), а также оптимизация условий выделения нуклеиновых кислот из бактериальных клеток, обработки экстрактов РНКазой А и последующего выделения дцРНК с использованием кислого фенола. При создании нового вектора для получения дцРНК в бактериях E. coli HT115(DE3) мы использовали плазмиду pRSETа («Thermo Fisher Scientific», США) без участка, кодирующего N-концевой рекомбинантный таг. Чтобы встроить дополнительный промотор Т7 в состав вектора, плазмиду реамплифицировали с прямым праймером 5´-ССCTATAGTGAGTCGTATTAgaaaggaagctgagttggctgctg-3´ (промотор Т7 подчеркнут) и обратным 5´-CTTTGTTAGCAGCCGGATCAAG-3´, а также смесью для ПЦР Phusion Flash High-Fidelity PCR Master Mix («Thermo Fisher Scientific», США). Фосфорилирование концов ПЦР-продукта и их лигирование с помощью T4 полинуклеотидкиназы и Т4 ДНК-лигазы («Thermo Fisher Scientific», США) позволили получить оригинальный вектор для экспрессии дцРНК в бактериях. Для биосинтеза дцРНК в E. coli были использованы фрагменты генов, кодирующих субъединицу beta'-COP коатомерного комплекса колорадского жука Leptinotarsa decemlineata , одну из эндонуклеаз зеленой персиковой тли Myzus persicae , а также встроенные в один полилинкер фрагменты генов субъединицы А вакуолярной АТФазы, субъединицы 7 (Mov34) 26S протеасомы и актина L. decemlineata . Сконструированные плазмиды вводили в клетки E. coli HT115(DE3) с помощью электропоратора 2510 («Eppendorf», Германия) при 1700 В. Встраивание в новый вектор фрагментов генов L. decemlineata и M. persicae , последующая трансформация бактерий E. coli HT115(DE3) созданными конструкциями, экспрессия и выделение молекул дцРНК продемонстрировали высокую эффективность их биосинтеза, сравнимую с таковой для традиционного вектора L4440. Оптимизация условий экстракции нуклеиновых кислот из бактериальных клеток для последующей обработки экстрактов РНКазой А показала эффективность обработки ультразвуком, а также прогревания в воде при 95 °С. Для удаления одноцепочечной РНК оптимальным оказалось присутствие в реакционной смеси 0,4 М NaCl и 1,25 мкг фермента РНКазы А («Thermo Fisher Scientific», США) на 1 мл реакционной смеси. Обработка реакционной смеси кислым фенолом (рH 4,0), а затем хлороформом необходимы не только для избирательной экстракции дцРНК, но и для инактивации стабильной РНКазы А. Обработка реакционной смеси только хлороформом не приводила к полной инактивации фермента. Количество дцРНК, выделенной из бактерий, которые были обработаны ультразвуком перед инкубацией с РНКазой А, при подобранных нами условиях и использованном оборудовании составило 9,1±1,2 мкг/мл культуры, что оказалось соизмеримым с результатами более сложного метода экстракции, основанного на прогревании с детергентом додецилсульфатом натрия и последующей фенол-хлороформной экстракции (8,8±0,6 мкг/мл культуры). При прогревании бактерий в течение 20 мин в воде при 95 °С перед инкубацией с РНКазой А выход дцРНК составил приблизительно 55 % от значений, наблюдаемых при использовании двух других методов (5,0±1,5 мкг/мл культуры).
Бесплатно
Статья научная
Кишечные инфекции наносят существенный вред животноводству. Среди паразитарных инфекций наиболее остро эта проблема стоит для криптоспоридиоза. Мониторинг и своевременная диагностика способны существенно снизить заболеваемость криптоспоридиозом среди новорожденных телят. Известно, что молекулярные методы, основанные на полимеразной цепной реакции (ПЦР), обладают высокой чувствительностью, однако при диагностике паразитарных инфекций неэффективная пробоподготовка способна нивелировать это преимущество. В настоящей работе впервые в России мы провели сравнительный анализ различных методов выделения ДНК из фекалий и выбрали оптимальный - с предварительным измельчением образцов мелющими гранулами (bead-beating) и экстракцией ДНК на колонке. Выбранный способ лег в основу разработанной методики диагностики криптоспоридиоза с использованием ПЦР в реальном времени, которая по чувствительности не уступает методам микроскопии. Нашей целью стала разработка метода ПЦР-диагностики криптоспоридиоза, ее апробация на образцах биологического материала от животных и сравнение результатов, полученных этим методом и классическими микроскопическими методами. Образцы фекалий телят голштинской породы были собраны в 2023 году в хозяйствах Вологодской области. Сбор образцов проводили после вспышки криптоспоридиоза в период лечения. Всего было собрано 20 образцов. Образцы фекалий отбирали непосредственно из прямой кишки животного в чистую емкость, каждый образец делили на две пробы, одну из которых использовали для микроскопического исследования по стандартному протоколу, а вторую направляли для ПЦР-исследования, предварительно поместив ее в 70 % раствор этилового спирта для консервации. Для обнаружения криптоспоридий в пробах кала использовали набор для окрашивания по Цилю-Нильсену Диахим (НПФ «Абрис+», Россия). Микроскопию проводили с увеличением ×1000 с масляной иммерсией (световой микроскоп Olympus cx33, «Olympus», Япония). По числу выделенных ооцист в расчете на 1 г фекалий определяли степень инвазированности животных. Для разработки тест-системы на основе ПЦР были выбраны специфические олигонуклеотидные праймеры Crypt-F 5´-TAATCAAGAACGAAAGTTAGGGGA-3´, Crypt-R 5´-GAGTAAGGAACAACCTCCAATCT-3´, флуоресцентный зонд Crypt-P R6G-5´-ATGGTTAAGACTACGACGGTATCTGA-3´-BHQ1 в области гена 18S рРНК, позволяющие выявлять все виды Cryptosporidium . Для пробоподготовки образцов кала применяли различные протоколы, включающие использование стандартных концентраторов ГЕМ (ООО «ГЕМ», Россия), концентраторов ГЕМ без формалина или предусматривающие промывку биообразцов фосфатным буфером без концентрирования. После пробоподготовки для экстракции ДНК из осадка кала использовали набор QIAamp PowerFecal Pro DNA Kit («QIAgen», Германия), включающий стадию очистки ДНК на спин-колонках. Для выделения ДНК из надосадочной фракции осветленного экстракта фекалий, полученной при пробоподготовке по МУ 1.3.2569-09, использовали набор АмплиТест РИБО-преп (ФГБУ ЦСП ФМБА, Россия), позволяющий получить очищенную ДНК методом спиртового осаждения. Мы не выявили преимуществ пробоподготовки с использованием концентраторов ГЕМ, а пробоподготовка в присутствии формалина негативно сказывалась на результатах ПЦР. Получение надосадочной фракции осветленного экстракта с последующей экстракцией ДНК набором АмплиТест РИБО-преп также не позволяло эффективно выделять ДНК Cryptosporidium из-за высоких потерь ооцист в осадочной фракции кала. Эффективными для пробоподготовки биоматериала и экстракции паразитарной ДНК оказались протоколы, предполагающие экстракцию ДНК из цельного кала с механическим дроблением и последующей очисткой ДНК на спин-колонках. Механическое дробление образцов кала твердыми гранулами в пробирках проводили на гомогенизаторе TissueLyser LT («QIAgen», Германия), при этом происходили как гомогенизация материала, облегчающая последующие этапы очистки ДНК, так и разрушение клеток, включая паразитарные, для полного высвобождения нуклеинового материала. По результатам сравнительного эксперимента ооцисты Cryptosporidium spp. были обнаружены методом микроскопии в 15 из 20 проб, причем четыре из 15 положительных образцов имели крайне низкое их содержание, единичные ооцисты. При использовании наилучшего способа пробоподготовки и экстракции ДНК в ПЦР с использованием собственной методики также 15 образцов из 20 были определены как положительные. Для образцов с высоким и умеренным содержанием ооцист криптоспоридий результаты, полученные методом ПЦР, полностью совпали с данными микроскопии. Для двух образцов с низким содержанием ооцист результаты микроскопии и ПЦР расходились: методом ПЦР один образец был определен как слабоположительный (Ct > 40), хотя микроскопия показала отрицательный результат, и наоборот, второй образец, слабоположительный методом микроскопии («+»), был определен как отрицательный методом ПЦР.
Бесплатно
Статья научная
Установлено, что эффективность электрослияния зависит от напряжения, продолжительности и кратности импульса. Определены оптимальные параметры электрослияния для мультипоратора (фирма «Eppendorf», Германия): два последовательных импульса постоянного электри-чекого поля с напряжением 30 В продолжительностью 15 мкс, которым предшествует импульс переменного электрического поля с напряжением 5 В продолжительностью 10 с. Установлено, что при «слепом» методе энуклеации первое полярное тельце, служащее ориентиром расположения хромосом, не должно отклоняться от места их локализации более чем на 10°.
Бесплатно
Оптимизация поиска высокоэффективных штаммов клубеньковых бактерий для инокуляции бобовых растений
Статья научная
Высокоэффективные штаммы клубеньковых бактерий служат основой микроудобрений, используемых при выращивании бобовых растений. Применяя искусственную инокуляцию ризобиями, можно добиться значительного повышения урожайности этих культур. Самый распространенный способ поиска высокоэффективных штаммов указанных микроорганизмов - их выделение из клубеньков самих растений с последующей селекцией штаммов, наиболее эффективно влияющих на урожайность культуры. В настоящей работе нами были проанализированы бактерии, полученные из клубеньков, собранных на разных этапах развития растений трех видов бобовых - лядвенца рогатого ( Lotus corniculatus L.), клевера гибридного ( Trifolium hybridum L.), козлятника восточного ( Galega orientalis Lam.). Показано, что каждое растение вступает в симбиоз только с одним определенным видом бактерии, но с большим числом его генетических вариантов, каждый из которых потенциально может обладать индивидуальными симбиотическими характеристиками. Наибольшее разнообразие штаммов было обнаружено в клубеньках клевера гибридного, а высокой однородностью характеризовались микросимбионты козлятника восточного. Было установлено, что в начале развития всех трех взятых в анализ видов растений клубеньки сформированы наиболее разнообразными штаммами ризобий, обладающими высоким разбросом значений азотфиксирующей активности: для микросимбионтов лядвенца рогатого - от 3,17 до 32,70 N2·растение-1·ч-1, для микросимбионтов козлятника восточного - от 10,08 до 30,75 N2˛растение-1·ч-1, для микросимбионтов клевера гибридного - от 9,91 до 32,42 N2·растение-1·ч-1, и среди них чаще, чем в другие периоды, встречаются высокоэффективные штаммы. В середине же вегетационного периода бактерии, которые образуют клубеньки на корнях исследуемых бобовых растений, имеют относительно выравненные значения эффективности фиксации азота (для микросимбионтов лядвенца рогатого - от 6,35 до 19,13 N2·растение-1·ч-1, для микросимбионтов козлятника восточного - от 15,51 до 23,47 N2·растение-1·ч-1, для микросимбионтов клевера гибридного - от 11,61 до 20,53 N2·растение-1·ч-1), и по величине эти показатели ниже максимальной активности, обнаруживаемой у штаммов в клубеньках в начале вегетации. В конце жизненного цикла клубеньки на корнях анализируемых растений сформированы микроорганизмами, которые с разной эффективностью фиксируют азот, но все же уступают по этому показателю наиболее активным «весенним» штаммам. Таким образом, мы полагаем, что поиск эффективных штаммов клубеньковых бактерий наиболее продуктивен на начальном этапе развития растения.
Бесплатно
Статья научная
Известно, что с экологической точки зрения животноводческие и птицеводческие комплексы, загрязняя почву, воду, воздух, представляют для окружающей среды даже большую опасность, чем крупные промышленные предприятия. Получение различных видов биотоплива из разнообразных органических отходов позволяет решать как экологические задачи, так и энергетические проблемы на уровне региональных нужд с одновременным созданием безотходных агропромышленных схем. Значительное число промышленных установок для метанового брожения сосредоточены в странах Африки, Латинской Америки, Азии и Ближнего Востока. Большой интерес к получению биогаза из различных органических отходов проявляют также страны Западной Европы — Германия, Франция. Нами рассмотрен метод интенсификации непрерывного процесса получения биогаза за счет замещения исходной естественной микрофлоры навозного стока более эффективным микробным консорциумом метаногенерирующих бактерий. В основу примеров положены результаты экспериментов по сбраживанию навоза в термофильных условиях. Предложенный подход позволил рекомендовать для практического применения оптимизированную технологическую схему соединения метантенков, обеспечивающую ускорение процесса сбраживания и повышение выхода биогаза при переработке навозных стоков с использованием консорциума микроорганизмов ( Methanobacterium omelianskii, Methanococcus mazei, Corynebacterium sp., Pseudomonas sp. и Arthrobacter simplex ).
Бесплатно
Статья научная
Одна из проблем размножения растений in vitro - накопление полифенольных соединений, вследствие чего для некоторых культур требуется частый пассаж на свежие питательные среды. Мы протестировали дополнительные компоненты питательных сред в отношении их влияния на накопление полифенольных соединений в тканях и питательной среде и активность пролиферации и жизнеспособности каллусных клеток. Каллус индуцировали из листовых эксплантов щавеля водного ( Rumex aquaticus L., модельный объект) на среде Мурасиге-Скуга, содержащей бензиладенин-6 и a-нафтилуксусную кислоту. Полученные каллусы субкультивировали на тех же средах с добавлением сорбентов (поливинилпирролидон) и антиоксидантов (тиосульфат натрия). Наблюдалось увеличение срока жизни каллусов без частого субкультивирования за счет снижения накопления суммы полифенолов в тканях. Установлено, что содержание фенольных соединений на классических средах при длительном культивировании достигает 7 мг на 1 г каллусной ткани, после чего наблюдается остановка роста и гибель клеток. Напротив, на модифицированных средах в тканях каллусов содержится в среднем в 2 раза меньше полифенолов, чем в выращенных без внесения в среды сорбентов и антиоксидантов.
Бесплатно
Оптимизация сроков сева кукурузы применительно к засушливым районам Ставропольского края
Краткое сообщение
В производственных опытах в условиях засушливой зоны Ставропольского края изучали влияние различных сроков сева на рост, развитие и урожайность гибридов кукурузы разных групп спелости отечественной селекции. Определяли лабораторную всхожесть, проводили фенологические наблюдения (дата посева, появление всходов, цветение метелки и початка, полная спелость), оценивали биометрические показатели и продуктивность растений. Анализировали три срока сева - при прогревании почвы до +7...+8 °С; до +10...+12 °С и до +15 °С (соответственно ранний, оптимальный и поздний).
Бесплатно
Оптимизация условий введения рекомбинантной ДНК в сперматогенные клетки семенников петухов in vivo
Статья научная
Изучены факторы, влияющие на эффективность переноса рекомбинантной ДНК в клетки сперматогенного эпителия семенников петухов in vivo с использованием ретровирусных векторов. Максимальная эффективность трансформации сперматогенных клеток петухов установлена при использовании вирусного препарата в качестве источника генной конструкции (генная конструкция pLgfpSN, содержащая репортерный ген зеленого флуоресцирующего белка GFP, которая получена на основе рекомбинантного ретровирусного вектора). Показана возможность передачи трансгена потомству с частотой трансгенеза 4,2 %.
Бесплатно
Оптимизация условий, улучшающих прорастание семян кок-сагыза Taraxacum kok-saghyz Rodin
Статья научная
В настоящее время кок-сагыз считается наиболее перспективным источником натурального каучука, и во многих странах для разработки технологий производства каучука на основе использования этого вида растений привлекает значительные инвестиции. Обеспечение высокого процента быстрого и равномерного прорастания важно для выращивания кок-сагыза. В представленной работе мы получили результаты, существенно расширяющие представления о температуре как факторе, влияющем на характеристики всхожести семян у T. kok-saghyz , что важно для практики размножения этого каучуконоса. Цель нашего исследования состояла в том, чтобы предложить практический и простой метод улучшения прорастания семян кок-сагыза ( Taraxacum kok-saghyz Rodin) - русского одуванчика. Схему трехфакторного дисперсионного анализа L9 (34) использовали для оптимизации трех факторов - концентрации раствора KMnO4 (0,07 %, 0,1 % и 0,2 %), времени замачивания (1, 2 и 4 ч) и температуры прорастания (4/17, 17 и 23 °С)...
Бесплатно
Статья научная
Важным диагностическим тестом для оценки состояния здоровья и выявления заболеваний сельскохозяйственных животных считается определение содержания форменных элементов крови, включая нейтрофилы. Качественные и количественные характеристики нейтрофилов имеют важное значение для оценки состояния здоровья и при лучевом поражении животных в связи с радиационно-индуцированной гибелью предшественников гранулоцитов в костном мозге. Следует отметить весьма немногочисленное число публикаций, посвященных изучению состояния нейтрофилов при радиационных воздействиях не только у сельскохозяйственных, но и у лабораторных животных. В частности, в литературе практически отсутствуют данные об оптических свойствах нейтрофилов и о влиянии на них радиационного фактора. Поэтому целью работы стало исследование оптических свойств этих клеток, выделенных из периферической крови лошадей, которых подвергли общему внешнему воздействию γ-излучения. Определяли величину оптической плотности суспензии нейтрофилов при λ = 600 нм и длине оптического пути 1 см. Кровь у животных отбирали из яремной вены до облучения и на 1-е, 3-и, 5-е, 7-е, 10-е, 15-е, 20-е, 25-е и 30-е сут после облучения. Суспензию нейтрофилов выделяли из периферической крови лошадей при центрифугировании в градиенте плотности урографина с d = 1,077 г/см3. Контролем служила группа из 4 лошадей, которых содержали в тех же условиях, что и 4 группы подопытных животных по 5 гол. в каждой. Подопытные группы подвергали общему внешнему воздействию γ-излучения в дозах 2, 3, 4 и 5 Гр. Было обнаружено, что величина оптической плотности суспензии нейтрофилов в расчете на 105 кл/мл, составляющая в среднем 0,572±0,023 отн. ед., практически не претерпевает изменений при облучении лошадей в исследуемом диапазоне доз. Это свидетельствует о постоянстве оптических свойств нейтрофильных гранулоцитов при радиационном поражении животных, что позволяет проводить фотометрические исследования этих клеток у облученных лошадей. Фотометрический анализ выделенных нейтрофилов выявил следующие закономерности. Величина оптической плотности аликвоты суспензии клеток у необлученных лошадей составила 0,235±0,032 отн. ед. В начальный период лучевой патологии у всех групп облученных животных величина оптической плотности нейтрофилов возрастала в 2,1-2,8 раза, затем последовательно уменьшалась и увеличивалась в латентный период на 5-10-е сут, далее резко снижалась (в 10-12 раз) в период разгара на 20-30-е сут. У лошадей, подвергнутых воздействию γ-излучения в дозе 5 Гр, наблюдали значительное уменьшение показателя (в 18 раз) на 10-е сут. Проведенные исследования показали, что внешнее воздействие γ-излучения в широком диапазоне доз приводит к изменению величины оптической плотности суспензии выделенных нейтрофилов, которое согласуется с динамикой их содержания в периферической крови лошадей.
Бесплатно
Статья научная
В настоящей работе описаны результаты впервые реализованного альтернативного способа получения экдистерон содержащей субстанции из листового материала левзеи сафлоровидной Rhaponticum carthamoides. Биосинтез и накопление экдистерона были прямо связаны с вегетативным размножением: при анализе содержания экдистерона в розеточных побегах в зависимости от величины надземной массы коэффициент детерминации содержания экдистерона близок к 80 % (R2 = 0,768). Более 90 % ежегодно синтезируемого экдистерона (22 кг/га) накапливалось в надземной части растений в оптимальный уборочный возраст (с 5-го по 32-й годы), или около 600 кг экдистерона за 27 лет эксплуатации.
Бесплатно
Опыт микотоксикологического обследования зернофуражных культур
Статья научная
В последние годы в Российской Федерации отмечается устойчивый рост объемов заготовки кормов из вегетативной массы зернофуражных культур (З.Л. Федорова, Л.В. Романенко, 2016; В.В. Попов, 2017; Е.А. Волкова с соавт., 2018). Для успешного и безопасного использования этих продуктов консервирования чрезвычайно важно не только строго соблюдать рекомендованные сроки, высоту скашивания, условия высушивания и технологию закладки зерностеблевой массы, но и располагать наиболее полной информацией о санитарном качестве сырья. Уже начато изучение особенностей контаминации токсигенными микроскопическими грибами и микотоксинами дикорастущих и посевных злаков (Г.Ю. Лаптев с соавт., 2014; А.А. Буркин, Г.П. Кононенко, 2015; G.P. Kononenko с соавт., 2015; Е.А. Йылдырым с соавт., 2019), однако исследование зернофуражных культур в этом аспекте не проводилось. В настоящей работе впервые получены сведения о характере контаминации вегетирующих зернофуражных культур токсичными метаболитами микроскопических грибов и направленности изменений в содержании микотоксинов при смене фаз развития растений, а также в колосьях в начальный период созревания зерна. Целью работы было микотоксикологическое обследование вегетирующих растений ячменя, пшеницы и овса в сроки, оптимальные для заготовки на сено и зерносенаж, и незрелых колосьев ячменя и пшеницы. Яровой ячмень ( Hordeum vulgare L.) сорта Владимир, яровую мягкую пшеницу ( Triticum aestivum L.) сорта Иволга и овес посевной ( Avena sativa L.) сорта Скакун собирали с 24 апреля по 11 августа 2019 года на полях РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева (г. Москва) и ФНЦ кормопроизводства и агроэкологии им. В.Р. Вильямса (Московская обл.). К I периоду относили сборы от начала кущения до стадии лигулы (листового языка), ко II периоду - от открытия листового влагалища флагового листа и появления остей над лигулой до ранней молочной спелости колосьев. Наземные части срезали на расстоянии 3-5 см от поверхности почвы, колосья отделяли от растений ячменя и пшеницы на стадии созревания зерен. Содержание микотоксинов - Т-2 токсина (Т-2), дезоксиниваленола (ДОН), зеараленона (ЗЕН), фумонизинов (ФУМ), эргоалкалоидов (ЭА), альтернариола (АОЛ), роридина А (РОА), афлатоксина В1 (АВ1), стеригматоцистина (СТЕ), циклопиазоновой кислоты (ЦПК), эмодина (ЭМО), охратоксина А (ОА), цитринина (ЦИТ), микофеноловой кислоты (МФК), PR-токсина (PR) - анализировали с помощью аттестованных иммуноферментных тест-систем. У вегетирующих зернофуражных культур нагрузка микотоксинами в целом была охарактеризована как низкая. Регулярно присутствовали АОЛ, ЭМО в малых и сопоставимых количествах - соответственно 15-32 и 14-29 мкг/кг, а также ЦПК и ЭА с более широкими пределами варьирования - 34-180 и 2-115 мкг/кг. Фузариотоксины Т-2, ДОН, ЗЕН встречались в единичных образцах, а ФУМ не были обнаружены. РОА также отсутствовал, PR удалось детектировать лишь в одном образце пшеницы. В фитомассе всех культур были найдены МФК и СТЕ, содержание которых соответствовало десяткам микрограммов на 1 кг, а также АВ1 в фоновых количествах 1-3 мкг/кг. Случаи совместной контаминации ОА и ЦИТ отмечены только у ячменя и чаще на стадиях кущения и лигулы, а у пшеницы и овса редко находили только ОА в количествах, близких пределу детектирования. Вегетирующий овес в меньшей степени был подвержен контаминации микотоксинами, чем ячмень и пшеница, что особенно важно в практическом аспекте, поскольку этот злак чаще возделывают на зеленый корм как в чистом виде, так и в поливидовых посевах для последующего консервирования зеленой массы. Колосья пшеницы и ячменя в начале фазы созревания заметно отличались от надземных частей растений: в них наблюдалась единообразная тенденция к снижению частоты выявления микотоксинов до единичных случаев или их полного отсутствия при сохранении встречаемости ЭМО.
Бесплатно
Опыт применения методов математической статистики для оценки состояния сельскохозяйственных растений
Статья научная
Решение задач, связанных с оценкой состояния сельскохозяйственных растений в период вегетации, позволяет эффективно использовать удобрения, получать выгодную урожайность, улучшать качественные характеристики растений, а также экологическое состояние поля. Все более перспективным направлением в точном земледелии становится применение различных методов математической статистики. Нашей целью была оценка состояния сельскохозяйственных растений с использованием подхода, основанного на совместном применении методов кригинга и бинарной регрессии, а также определение обеспеченности посевов азотом по индексу NDVI (Normalized Difference Vegetation Index). Исследования проводили на участке опытного поля, расположенного на территории филиала Агрофизического института (д. Меньково, Ленинградская обл.) в 2015 году. С помощью аэрофотоснимков, сделанных с автоматизированного беспилотного летательного комплекса Геоскан-401 («Геоскан», Россия), был получен набор значений вегетационного индекса NDVI в произвольных точках участка...
Бесплатно
Опыт сохранения растительных генетических ресурсов в Германии: роль Николая Ивановича Вавилова
Статья обзорная
В статье, посвященной 125-летию со дня рождения Н.И. Вавилова, отражено его сотрудничество с немецкими учеными в начале XX века по сохранению генофонда культурных растений и их диких родичей. С этой целью в Германии после основания Института исследований культурных растений (Institute of Crop Plant Research, в настоящее время Leibniz Institute of Plant Genetics and Crop Plant Research) в апреле 1943 года был создан генбанк, в фондах которого сейчас насчитывается около 150 000 образцов. Обсуждается процедура описания и оценки поступающего материала, его поддержание и репродукция, представлены итоги некоторых наиболее важных исследований, выполненных с использованием сохраняемых образцов. Основные усилия ученых сосредоточены, в частности, на изучении генетической целостности образцов, подлежащих долгосрочному хранению, генетического разнообразия, поддерживаемого in situ в течение времени, и генетических аспектов обеспечения длительной жизнеспособности семян.
Бесплатно
Статья научная
В 2010 году во Всероссийском НИИ сельскохозяйственной микробиологии введена в эксплуатацию новейшая станция низкотемпературного автоматизированного хранения биологических образцов при -80 °С («Liconic Instruments», Лихтенштейн). При создании этого комплекса использованы самые современные мировые разработки в области робототехники, компьютерных и криогенных технологий. Операции по загрузке-выгрузке образцов в хранилище осуществляются через передаточный блок (-20 °С), что обеспечивает стабильную температуру в камере хранения и максимальную сохранность биологического материала. Компьютерные пароли, применяемые депозиторами при размещении штаммов в хранилище, делают технически невозможным несанкционированный отбор депонированных культур и позволяют использовать комплекс в качестве биобанка. Компьютерная программа, управляющая работой комплекса, формирует «в реальном времени» on-line базу данных микроорганизмов, которая отражает полную информацию о депонированных штаммах, проведенных с ними операциях, истории хранения, а также предоставляет широкому кругу пользователей возможность для быстрого поиска необходимых культур. Резервные системы охлаждения и электроснабжения обеспечивают бесперебойную работу всего комплекса. В настоящее время на базе автоматизированного криохранилища сформирована Ведомственная коллекция полезных микроорганизмов сельскохозяйственного назначения Росельхозакадемии, предоставляющая услуги по долгосрочному хранению микроорганизмов не только научно-исследовательским институтам, но и широкому кругу производителей микробных препаратов.
Бесплатно
Органическая аквакультура как перспективное направление развития рыбохозяйственной отрасли (обзор)
Статья обзорная
Оценка состояния органической аквакультуры, которая представляет собой производство (выращивание) водных видов (рыбы, ракообразные, моллюски, водоросли и др.), гарантирующее высокое качество и безопасность продукции в соответствии с определенными принципами, проводится на основе многочисленных статистических данных. Главный лимитирующий фактор развития аквакультуры, в том числе органической в России и в мире, - дефицит кормов (Л.Ю. Лагуткина, 2017), производство которых сдерживается ограниченностью, дороговизной, низкой экологичностью традиционного сырья, рыбной муки. Среди стимулов для развития аквакультуры - изменения в культуре потребления пищевых продуктов, особенно среди молодежи, готовность покупателей платить больше за экологическую чистоту продуктов. Развитию аквакультуры будут способствовать новые форматы производства (P. Edwards, 2015), основанные на технологиях устойчивого, ресурсоэффективного и интегрированного, а также органического производства. Органическое направление аквакультуры (S. Bergleiter с соавт., 2015) становится привлекательным для инвесторов. Один из первых специализированных аквакультурных венчурных фондов «Aqua-Spark» (Нидерланды) с 2014 года инвестировал в органические проекты в Мозамбике, Исландии и Норвегии 7 млн USD. Мировой объем производства продукции органической аквакультуры на 2015 год оценивается в 400 тыс. т. Это всего 0,54 % от общего объема продукции аквакультуры (без водных растений), но в 2 раза больше, чем объем производства всей российской аквакультуры. Органическая аквакультура в основном ориентирована на следующие объекты: выращивание лососей ( Salmonidae ) - 10 %, моллюсков ( Mollusca ) - 5 %, карпа ( Cyprinus carpio ) - 1 %, креветки ( Pandaloidea ) - 1 %, форели ( Oncorhynchus mykiss ) - 0,3 % и осетровых ( Acipenseridae ) - 0,3 %. Большая часть органической продукции производится в Китае - 304 тыс. т (80 %) и в Европе - 76 тыс. т (19 %). Особый интерес среди действующих производителей (их насчитывается около 1 тыс.) представляют сертифицированные производители (в Китае - 200, в Европе - 465). Европейские производители сертифицированы по европейским (фактически международным) стандартам, китайские - преимущественно по национальному органическому стандарту, который международным стандартам пока не идентичен. Сертификация российских производителей будет осуществляться в рамках российской и международных систем сертификации. Пилотным регионом по внедрению органической аквакультуры в России стала Астраханская область. Получение продукции аквакультуры в сочетании с севооборотом осуществляется здесь с 2011 года на малом инновационном предприятии «Современный рыбоводный комплекс «Шараповский». Российская система добровольной экологической сертификации международного уровня «Листок жизни. Органик» Экологического союза Санкт-Петербурга признана соответствующей европейским стандартам. Вместе с тем развитие органической аквакультуры в России пока не соответствует ни потенциальным природным возможностям страны, ни средним мировым показателям развития отрасли. Одним из решений проблемы может стать разработка кормов, соответствующих базовым требованиям органик-стандартов.
Бесплатно
Органическое сельское хозяйство: принципы, опыт и перспективы
Статья научная
Анализ состояния экологического направления в сельском хозяйстве Западной Европы показывает, что среди стран Евросоюза по производству экологически чистой продукции лидируют Германия и Франция. Органическое сельское хозяйство рассматривается как целостная экосистема, где каждое изменение влияет на комплекс сложных взаимосвязей, куда входят и генетическое, видовое разнообразие культур, и животноводство. В природных экосистемах постоянно происходит синтез, разложение и потребление элементов питания с участием зеленых растений (фотосинтез), насекомых, животных (растительноядных и хищников), микроорганизмов. Основу экологического сельского хозяйства составляет плодородие почвы. Особая роль отводится здоровой почве как основе органического земледелия. Плодородная и биологически активная почва обеспечивает растения таким количеством элементов питания, которое достаточно для оптимального роста и развития, что сводит к минимуму возможный ущерб от болезней, вредителей и сорняков. Улучшение почвенных экосистем гарантирует величину и качество урожая, это своего рода круговая модель долгосрочного планирования. В экологическом земледелии особая роль отводится севообороту. В нем важное место занимают бобовые культуры как основные поставщики азота в агроэкосистему. Севообороты (в противоположность длительной монокультуре) служат важнейшим средством защиты от вредителей и болезней, регулируют развития сорной растительности. Кроме того, предотвратить экстремальный рост каждого вида сорняков помогает включение в севооборот многолетних кормовых культур. Сочетание растениеводства и животноводства повышает стабильность агроэкосистемы. Утилизация навоза, навозной жижи и соломенной подстилки в качестве органических удобрений положительно сказывается на состоянии окружающей среды и создает благоприятные условия для включения в агроэкосистему элементов, которые ускоряют микробиологические и физико-химические процессы в почве, тем самым обеспечивая рост растений. Развитие органобиологического сельскохозяйственного производства качественных экологически чистых продуктов рассматривается в связи с проблемами голода и болезней обмена веществ, в частности ожирения. Также обсуждается роль интегрированных технологий как альтернативы традиционному сельскому хозяйству, которая, однако, не так эффективно решает проблему загрязнения окружающей среды, как органическое сельское хозяйство. К 2020 году объем мирового рынка органической продукции по прогнозам составит 200-250 млрд долларов США, при этом в России потенциал рынка оценивается в 700 млрд руб., то есть на российский сегмент может приходиться 10-15 % мирового рынка. В странах ЕС органическому земледелию оказывается финансовая поддержка; в России тоже есть спрос на экологически чистые продукты. Таким образом, органическое сельское хозяйство рассматривается как способ получения качественных продуктов питания, который позволяет сохранять среду обитания, биоразнообразие и обеспечивает бережное отношения к диким и сельскохозяйственным животным
Бесплатно
Основные итоги, направления и перспективы селекции плодовых и ягодных культур
Статья обзорная
Освещены итоги и направление деятельности селекционного центра и интродукционно-карантинного питомника, организованных при ВНИИ селекции плодовых культур (ВНИИСПК). Охарактеризован генофонд плодовых и ягодных культур института. Описаны технологии фитопатологического отбора на инфекционном фоне и ускоренного выведения сортов по комплексу хозяйственно ценных признаков. Рассматриваются результаты реализации программ «Иммунитет», «Полиплоид», «Плоды и здоровье», «Компакт» и «Клон». Представлены сорта различных плодовых и ягодных культур селекции ВНИИСПК, допущенные к использованию и пригодные для адаптивных интенсивных садов. Обсуждаются новые направления селекции плодовых и ягодных культур.
Бесплатно
Основные параметры антиоксидантной системы крови у кроликов в половозрастной динамике
Статья научная
Антиоксидантная система (АОС) - важнейшее звено общей биологической защиты организма. При оценке ее состояния важен выбор адекватных, стабильных и чувствительных показателей для определения содержания продуктов перекисного окисления липидов (ПОЛ) и комплекса ферментов антиокислительной защиты. Антиоксидантный индекс (АОИ) основан на выявлении продуктов ПОЛ (малонового диальдегида, диеновых конъюгатов полиненасыщенных жирных кислот) в крови и эритроцитах и учете активности антиокислительных ферментов (супероксиддисмутазы, каталазы, глутатионпероксидазы и глутатионредуктазы) в мембранах эритроцитов. Целью настоящей работы была оценка роли АОС крови в механизме окислительного гомеостаза у кроликов породы советская шиншилла разного пола в различные периоды онтогенеза. Исследования проводили на 10 особях в условиях биоклиники. Кровь отбирали у животных в возрасте 60, 120 и 180 сут. В плазме крови определяли содержание диеновых конъюгатов и малонового диальдегида, а также низкомолекулярных антиоксидантов α-токоферола и ретинола. В гемолизатах оценивали активность антиокислительных ферментов - глутатионредуктазы, глутатионпероксидазы, каталазы, супероксиддисмутазы. Впервые для биологической оценки антиоксидантной системы организма был использован общий АОИ как адекватный и чувствительный показатель, который представляет собой разницу между среднесуммарным накоплением основных ферментов АОС-системы и продуктов ПОЛ. В возрасте 180 сут увеличение количества холестерола, триглицеридов и глюкозы у самцов составило 11,6 %, 27,2 % (Р ≤ 0,001) и 12,9 % (Р ≤ 0,01); у самок - 14,7 %, 27,4 % (Р ≤ 0,001) и 13,0 % (Р ≤ 0,05). Содержание α-токоферола у 120- и 180-суточных самцов увеличивалось соответственно на 14,4 и 21,9 %, ретинола - на 8,3 и на 29,2 % по отношению к начальным (60 сут) значениям. У самок в этом же возрасте отмечали достоверное увеличение концентрации α-токоферола на 14,9 и 18,9 %, ретинола - на 13,6 и 50,0 %. Выявлены фазовые изменения общего и парциальных индексов АОИ в онтогенезе, характеризующие снижение компенсаторного потенциала системы антиоксидантной защиты крови. Так, общий индекс АОИ у 4-месячных самцов и самок увеличивался соответственно на 12-20 % и 4-12 %. Положительное значение индекса указывало на относительно компенсированное состояние антиокислительной защиты даже на фоне тенденции к снижению активности ферментативной защиты. У 6-месячных животных АОИ имел отрицательные значения, что характерно для состояния окислительного стресса. У самцов эти изменения были более значительными и достоверными. Предположительно изменения в активности ферментативной и неферментативной антиоксидантной системы и увеличение содержания продуктов ПОЛ обусловлены усиливающимися процессами свободнорадикального окисления, непосредственно связанными с ростом и развитием животного. Различия между самцами и самками отмечались по ряду биохимических показателей, но в целом в онтогенезе они заметно не варьируются. Определение и использование общего индекса АОИ, предложенное нами, может быть важным и информативным подходом в оценке состояния защитных систем у животных.
Бесплатно
Статья научная
Биоразнообразие почвенных микробных сообществ в настоящее время изучается достаточно широко. Объектом наших исследований была структура сообщества в почве длительного стационарного опыта Московской сельскохозяйственной академии, заложенного в 1912 году. Мы проанализировали воздействие на почвенный микробиом различных сочетаний трех агротехнических факторов — возделываемой культуры (лен и озимая рожь), севооборота и известкования почвы. Данные по биоразнообразию были получены при помощи метода высокопроизводительного секвенирования. Также мы применили оригинальный подход к анализу данных высокопроизводительного секвенирования — метод «бинарного сэмплинга». Было показано, что в количественном отношении группа микроорганизмов, изменяющихся под влиянием изученных факторов, примерно равна группе не изменяющихся под воздействием этих факторов. Однако эти группы сильно различались по качественному составу: группа, подверженная влиянию, была более однородна. Таким образом, можно утверждать, что воздействию подвергается не очень большая часть микроорганизмов, а численность других остается более или менее стабильной. Выявлены таксономические группы организмов, чувствительные к каждому из изученных факторов. Предлагаемый нами подход с использованием «бинарного сэмплинга» дает возможность соотнести конкретные изменения в таксономической структуре микробного сообщества с действием определенного экологического фактора.
Бесплатно
