Статьи журнала - Сельскохозяйственная биология
Все статьи: 1718
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
Статья научная
В 2002-2008 годах в условиях неодинаковой влагообеспеченности (опытные насаждения Всероссийского НИИ цветоводства и субтропических культур, г. Сочи) у сортов груши разных сроков созревания изучали морфологические, анатомические и физиологические особенности, а также пигментный состав и оводненность листьев. По проанализированным признакам выявлены сорта, перспективные для выращивания на Черноморском побережье России.
Бесплатно
Оценка биоразнообразия у межвидовых гибридов рода Ovis с использованием STR- и SNP-маркеров
Статья научная
Интрогрессия диких и домашних родственных видов рассматривается как перспективный способ повышения генетического разнообразия в популяциях сельскохозяйственных животных. Нашей целью стало изучение влияния интрогрессии дикого вида (архара) на генетическое разнообразие межвидовых гибридов с домашними овцами с использованием STR- и SNP-маркеров. Объектом исследований были исходные родительские формы - овцы романовской породы Ovis aries (ROM, n = 35, материнская «домашняя» форма) и архары O. ammon polii (OAM, n = 10, отцовская «дикая» форма); гибридный самец F1 от скрещивания романовской овцы и архара (50 % крови архара); возвратные кроссы, полученные скрещиванием ярок романовской породы с гибридными самцами F1 (BC1, 25 % крови архара, n = 38) и BC1 (BC2, 12,5 % крови архара, n = 14). Полиморфизм 11 STR-локусов (BLT001B, CSRD247, FCB20, CSAP36, MAF65, McM147, OarCP49, D5S2, HSC, BMS2213 и INRA23) определяли на генетическом анализаторе ABI PRISM 3130xl («Applied Biosystems», США). Для генотипирования SNP использовали ДНК-чип Ovine SNP50K BeadChip («Illumina Inc.», США). После контроля качества для анализа были сформированы панели из 9 локусов STR и 8591 локусов SNP. Статистические расчеты проводили в программах GenAIEx 6.5, PLINK v1.07, HP-Rare 1.1, GENETIX 4.05 и STRUCTURE 2.3.4. Вне зависимости от используемого типа ДНК-маркеров у ROM по сравнению с OAM установлена более высокая степень генетического разнообразия, оцененного по показателям наблюдаемой гетерозиготности (Ho) и аллельного разнообразия (Ar). Гибридизация приводила к увеличению этого показателя у F1. В группах BC1 и BC2 значения Ho, рассчитанные по STR и SNP, превышали таковые у исходных родительских форм. Ar, рассчитанное по SNP, в группах BC1 и BC2 снижалось по сравнению с F1 и характеризовалось промежуточными значениями по сравнению с родительскими формами. При использовании STR четких изменений Ar в группах BC1 и BC2 не выявили. Результаты анализа главных компонент (PCA) более объективно описали распределение исследуемых животных в пространстве координат (согласно происхождению) при использовании SNP-маркеров. Уже PC1 позволяла четко дифференцировать группы OAM, ROM, F1 и BC1 + BC2. Суммарно первые две компоненты (PC1 и PC2) отвечали за 25,87 % изменчивости SNP-маркеров и лишь за 12,46 % изменчивости STR-маркеров. Компонента PC3, которая отвечала за 6,16 % изменчивости SNP-маркеров, позволяла дифференцировать группы BC1 и BC2, в то время как при использовании STR эти группы локализовались в виде общего массива. Результаты анализа в STRUCTURE показали, что объединение изучаемых особей в кластеры по STR-профилям не отражало реальной популяционной принадлежности животных, в то время как формирование кластеров на основании SNP-маркеров соответствовало фактическому происхождению индивидуумов. Таким образом, оба типа изучаемых ДНК-маркеров подходят для детектирования изменений генетического разнообразия в поколениях гибридов. Тем не менее, выявлено значительное преимущество множественных SNP-маркеров при дифференциации гибридных животных от родительских форм.
Бесплатно
Оценка быков-производителей по устойчивости к болезням их дочерей
Статья научная
Методом однофакторного дисперсионного анализа оценивали быков-производителей по устойчивости их дочерей к маститу, лейкозу и пневмонии, а также болезням конечностей и печени. Рассчитывали абсолютный и относительный индексы устойчивости, а также индекс генетической устойчивости дочерей к исследуемым заболеваниям.
Бесплатно
Оценка в полевых условиях засухоустойчивости растений земляники по увяданию и подсыханию листьев
Статья научная
Предложен экспресс-метод изучения засухоустойчивости растений земляники в полевых условиях по шкале увядания и подсыхания листьев.
Бесплатно
Оценка взаимодействия генотипов привоя и подвоя яблони с использованием биометрических методов
Статья научная
Известно, что у плодовых растений, размножающихся вегетативно, привой и подвой оказывают взаимное влияние во вновь образованной привойно-подвойной комбинации. При современных интенсивных технологиях, основанных на максимальной реализации биологического потенциала привитых плодовых растений, получение точных знаний о количественных признаках, характеризующих урожайность и биометрические параметры плодовых растений, очень актуально. С целью прогнозирования урожайности у яблони ( Malus domestica Borkh.) мы исследовали возможность математического моделирования закономерностей влияния привоя и подвоя плодового дерева на формирование количественных признаков привитого растения по формулам, предложенным биометрической генетикой для аналогичных показателей родителей и их гибридов F 1, Для анализа использовали данные, полученные в Прикубанской зоне Краснодарского края в 1982-2003 годах (всего 22 года). Изучали привойно-подвойные комбинации (ППК), созданные на основе четырех сортов (привоев) яблони (Айдаред, Голден Делишес, Джонатан, Корей) и семи подвоев (I-48-1, I-47-55, I-48-46, М2, М3, М4, М7). Учитывали урожайность, ширину кроны в направлениях с севера на юг и с запада на восток, высоту деревьев, диаметр штамба. С помощью методов математической статистики было доказано влияние года исследований, генотипа сорта (привоя), генотипа подвоя и их взаимодействия во всех сочетаниях на урожайность привойно-подвойных комбинаций. Установлено, что наибольший эффект имеют условия года (37 % от общей дисперсии). Определено, что проявление силы влияния сорта привоя на урожайность ППК характеризуется периодичностью с выраженными интервалами в несколько лет. Доли влияния подвоя и совокупного влияния сорта и подвоя примерно равнозначны. Впервые при работе с биологическими объектами, для которых характерны нелинейные взаимосвязи признаков, выявлено, что при построении модели прогнозирования урожайности ППК более эффективен множественный линейный регрессионный анализ с линеаризованной моделью, который представляется перспективным методическим подходом, учитывающим неадекватность ранее рассмотренных линейных моделей. С помощью построения гистограммы остатков (histogram of residual) доказано, что их распределение соответствует нормальному, что необходимо для корректного применения регрессионного анализа. Это дает основание для построения адекватной нелинейной (квадратичной) модели, описывающей зависимость урожайности деревьев привойно-подвойных комбинаций от морфоанатомических особенностей привитых деревьев. Проведенный теоретический анализ и впервые разработанные подходы к моделированию закономерностей, характеризующих влияние генотипов привоя и подвоя на формирование количественных признаков привитого растения (прежде всего его урожайности), позволят более обоснованно управлять стабильностью и эффективностью продукционного процесса у многолетних сельскохозяйственных культур.
Бесплатно
Статья научная
Кукуруза ( Zea mays L.) - важная сельскохозяйственная культура, одним из ценных признаков которой считается биосинтез предшественников витамина А в зерне и фотосинтезирующей ткани. Количество провитамина А в зерне находится в зависимости от экспрессии гена ликопин-ε-циклазы LcyE , катализирующей образование α-каротина и участвующей в регуляции соотношения ветвей b-b и b-e пути метаболизма каротиноидов. В настоящей работе впервые выявлено отсутствие ассоциаций между окраской зерна и содержанием суммы каротиноидов и β-каротина в листьях кукурузы, установлено наличие положительной связи между количеством β-каротина и хлорофиллов a и b, определена обратная зависимость между содержанием β-каротина и хлорофиллов a и b и уровнем экспрессии гена LycE . Целью работы был анализ корреляционной связи содержания суммы каротиноидов, β-каротина и хлорофиллов а и b с экспрессией гена LcyE в листьях инбредных линий кукурузы отечественной селекции. В работе использовали четыре инбредные линии кукурузы: три белозерные (6097-1, МБК, Тетраплоид Шумного) и одну (5580-1) с желтой окраской зерна. Зерна проращивали в увлажненной почве при 23/25 °С и режиме 16/8 ч (день/ночь) до появления 4-го настоящего листа. Суммарную РНК выделяли из 50-100 мг ткани листьев и использовали для синтеза кДНК (GoScriptтм Reverse Transcription System, «Promega», США). Экспрессию гена LcyE в листьях определяли методом количественной ПЦР в реальном времени с нормализацией данных по референсному гену Zea mays polyubiquitin (NM_001329666.1; праймеры ZmUBI-rtF: 5´-ATCGTGGTTGTGGCTTCGTTG-3´, ZmUBI-rtR: 5´-GCTGCAGAAGAGTTTTGG-GTACA-3´). Для реакции использовали 3 нг кДНК-матрицы, кДНК-специфичные праймеры (ZmLcyE-F: 5´-TTTACGTGCAAATGCAGTCAA-3´, ZmLcyE-R: 5´-TGACTCTGAAGCTAGAGAAAG-3´), набор Реакционная смесь для проведения РВ-ПЦР в присутствии SYBR GreenI и ROX (ООО «Синтол», Россия) и термоциклер CFX96 Real-Time PCR Detection System («Bio-Rad Laboratories», США). Проводили количественное определение содержания суммы каротиноидов, хлорофиллов а и b и β-каротина в листьях. Растительную ткань (0,2 г) гомогенизировали в растворе Фолча (хлороформ:метанол, 2:1 v/v) в присутствии следовых количеств Mg2CO3, инкубировали 1 ч при 4 °С в водяной бане со льдом и центрифугировали 10 мин при 4000 об/мин и 4 °С (центрифуга Eppendorf 5418 R, «Eppendorf», Германия). Собирали хлороформную фазу и измеряли содержание ликопина, β-каротина, суммы каротиноидов, хлорофиллов а и b. Спектры поглощения регистрировали на спектрофотометрах Eppendorf BioSpectrometer® basic («Eppendorf», Германия) и Cary 50 («Agilent Technology», США). Количество пигментов рассчитывали по соответствующим формулам. Корреляции между содержанием пигментов и экспрессией гена LcyE оценивали с помощью статистических методов. Самое высокое содержание каротиноидов было выявлено в листьях линии Тетраплоид Шумного. Образцы остальных трех линий синтезировали меньшее количество каротиноидов и были сходны между собой по этому параметру. В листьях линии 6097-1 было обнаружено приблизительно в 2 раза больше β-каротина и хлорофиллов a и b, чем у других анализируемых линий, несущественно различающихся между собой по количеству пигментов. Поскольку β-каротин служит предшественником ксантофиллов основного ксантофиллового цикла фотозащиты растений, можно говорить о повышенной скорости фотосинтеза в фотосинтезирующих тканях линии 6097-1 в сравнении с другими анализируемыми линиями. Соответственно, линия 6097-1 может обладать повышенной устойчивостью к оксидативному стрессу, а также служить донором признака повышенного содержания провитамина А (как силосная культура). Также установлено, что в листьях линий 5580-1 и Тетраплоид Шумного экспрессия гена LycE в ~ 4-5 раз выше, чем у линий МБК и 6097-1. Корреляционный анализ показал обратную зависимость между содержанием β-каротина и хлорофиллов a и b и уровнем экспрессии гена LycE . На основании полученных результатов мы предполагаем, что данные экспрессии гена LycE могут быть использованы в качестве экспрессионного молекулярного маркера количества провитамина А, синтезируемого в листьях кукурузы, а также при оценке степени устойчивости растения к фотоокислительному стрессу.
Бесплатно
Оценка вклада различных популяций в генетическое разнообразие свиней корня крупной белой породы
Статья научная
С использованием 11 микросателлитов (S0155, S0355, S0386, SW72, SW951, S0101, SW240, SW857, S0228, SW911 и SW936) получена характеристика аллелофонда свиней пород крупная белая и йоркшир. Изучаемая выборка была представлена 17 популяциями животных российской, венгерской, датской, канадской, литовской, немецкой, украинской и французской селекции ( n = 837). Обработку данных проводили с помощью программного обеспечения GenAlEx (v. 6.4), Structure (v. 2.3.1) и Past (v. 2.15). Установлено, что 24,2 % общей изменчивости обусловлено межпопуляционными различиями (R st= 0,242 при p = 0,01). На основании значений индексов F st и R st (AMOVA) выявлен наибольший вклад в изменчивость географически удаленных и локальных популяций. Кластерный анализ, проведенный по J.K. Pritchard (2000) и M. Nei (1983), показал, что происхождение популяций отражается в формировании кластеров.
Бесплатно
Статья научная
В двухфакторном полевом эксперименте изучали совместное влияние плотности агроценоза и размера посадочных клубней картофеля сорта Хибинский ранний на продуктивность. На основе системного подхода разрабатывали малоразмерные статистические модели влияния пространственной структуры агроценоза на биологический и хозяйственный урожай картофеля с целью использования в практической агрофитоценологии. Оценивали принципиальную возможность применения к модельным посадкам картофеля фитоценологических правил «-3/2» и «константность итогового урожая».
Бесплатно
Статья научная
Оценивали антагонистическую, нитрогеназную и ростостимулирующую активность трех выделенных из образцов почвы штаммов бактерий рода Azotobacter. Определяли эффективность предпосевной обработки семян штаммами бактерий-антагонистов для биологической защиты растений яровой мягкой пшеницы от поражения корневыми гнилями. Обсуждается возможность использования штаммов Az. vinelandii в качестве основы для создания биопрепаратов.
Бесплатно
Оценка гемолитической активности вакцинных штаммов возбудителя сибирской язвы
Статья научная
Проводили сравнительную оценку методов определения гемолитической активности возбудителя сибирской язвы. Обсуждается возможность межштаммовой дифференциации и изучения популяционного состава изолятов по типу гемолиза и степени продуцирования гемолизинов, экспрессируемых разными штаммами Bacillus anthracis, на основе использования модифицированной двуслойной агаровой среды.
Бесплатно
Статья научная
Холмогорская и ярославская породы крупного рогатого скота наиболее распространены среди российских локальных пород. Однако история их возникновения и развития до сих пор остается предметом дискуссий и требует уточнений. Масштабное использование голштинских быков в качестве улучшателей могло привести к существенному изменению аллелофонда локальных пород. Включение в анализ музейных образцов позволяет прояснить историю становления пород, а также оценить, сохранились ли в современных холмогорской и ярославской породах предковые компоненты. В настоящем сообщении впервые описаны результаты анализа генетического разнообразия и структуры современного черно-пестрого скота в сравнении с предковыми популяциями с использованием ДНК-чипа высокой плотности, дана оценка влияния зарубежных пород на формирование генофонда холмогорского и ярославского скота в конце XIX-начале XX века. Целью нашей работы был анализ генетических взаимосвязей между предковыми и современными популяциями крупного рогатого скота черно-пестрого корня, оценка доли предковых компонентов в современных породах, уточнение истории происхождения и развития холмогорской и ярославской пород крупного рогатого скота на основании данных генотипирования с использованием ДНК-чипа высокой плотности. Выделение ДНК из музейных образцов проводили с использованием набора COrDIS Extract DECALCINE (ООО «ГОРДИЗ», Россия) с некоторыми модификациями протокола выделения ДНК, рекомендуемого производителем (увеличено время лизиса и объем реактивов на один образец). С помощью системы iScan («Illumina, Inc.», США) было проведено полногеномное генотипирование 68 музейных образцов с использованием ДНК-чипа высокой плотности (Bovine GGP HD BeadChip, «Illumina, Inc.», США), содержащего около 150 тыс. SNPs (single nucleotide polymorphisms). Полученные SNP-генотипы использовали для формирования объединенного набора данных, включающего SNP-генотипы 31 музейного (холмогорская порода, H_KHLM, n = 17; ярославская порода, H_YRSL, n = 12; великоросский скот, H_GRUS, n = 1; остфризский скот, H_OFRZ, n = 1) и 132 современных образцов (ярославская, YRSL, n = 53; холмогорская, KHLM, n = 26; голштинская, HLST, n = 54). Для оценки генетического разнообразия в каждой породе рассчитывали наблюдаемую (HO) и несмещенную ожидаемую (UHE) гетерозиготность, коэффициент инбридинга (UFIS) и показатель аллельного разнообразия, скорректированный на размер выборки (AR) с использованием R-пакета diversity. Генетические различия между породами оценивали в PLINK v1.90 методом анализа главных компонент (PCA) с визуализацией с помощью R-пакета ggplot2. Попарные дистанции для идентичных по состоянию (identical-by-state, IBS) фрагментов использовали для построения дендрограммы «сеть соседей» в программе SplitsTree 4.14.5. Попарные значения F ST были рассчитаны в R-пакете diveRsity и использовались для построения дендрограмм «сеть соседей» в программе SplitsTree 4.14.5. Кластерную структуру популяций исследовали в программе ADMIXTURE v1.23. Визуализация результатов анализа была выполнена с помощью R пакета BITE. Для оценки наличия и степени интрогрессии между породами проводили расчет показателей D-статистики и F4-статистики с использованием R пакета admixr. Для оценки степени дивергенции популяций и обмена генами между породами применяли программное обеспечение TreeMix 1.12. Аутгруппой при построении TreeMix дерева максимального правдоподобия (maximum likelihood, ML) послужила якутская порода. Результаты проведенных исследований указывают на более существенные изменения в генофонде ярославской породы за XX век по сравнению с холмогорской как за счет селекционного процесса, так и вследствие использования ограниченного числа производителей в связи со значительным снижением поголовья. Установлено, что аллельное разнообразие (AR) в предковых популяциях холмогорского и ярославского скота было достоверно (p ST = 0,040; D = 0,257) по сравнению с аналогичными показателями для H_YRSL и YRSL (F ST = 0,099; D = 0,353). Результаты анализа интрогрессии с помощью D- и F-статистики и анализа TreeMix подтвердили генетические связи между H_GRUS и H_YRSL. Показано присутствие в H_KHLM и H_YRSL некоторой доли геномных компонентов, характерных для остфризского скота, что подтверждает использование импортированного племенного материала в работе с российским локальным скотом на рубеже XIX-XX веков. В то же время в современных популяциях холмогорской и ярославской пород практически отсутствует интрогрессия голштинской породы, но сохранились геномные компоненты предковых популяций.
Бесплатно
Краткое сообщение
Резюме. IRAP-метод использовали для изучения инсерционного полиморфизма ретротранспозо-нов группы Ту1-copia у 16 сортов, линий и мутантов гороха посевного (Pisum sativum L.). Оценили эффективность десяти комбинаций праймеров при выявлении полиморфизма у анализируемых образцов, получили полиморфные маркеры генома гороха. На основании IRAP-анализа определили генетические дистанции и построили дендрограмму, отражающую генетическое сходство и родство между исследованными образцами. Для каждого из анализируемых сортов и линий получили индивидуальный IRAP-спектр с целью выявления сортоспецифичных фрагментов, пригодных для паспортизации и маркирования изученных форм.
Бесплатно
Статья научная
Тувинская лошадь - одна из перспективных местных пород универсального назначения. Она хорошо приспособлена к условиям круглогодичного пастбищного содержания, устойчива к заболеваниям и требует минимальных затрат при производстве мяса. Генетические процессы в популяции тувинских лошадей, имеющих древнее происхождение и эволюционирующих в условиях относительной географической изоляция, представляют несомненный научный интерес. Аллелофонд тувинской породы изучали в 2009-2016 годах в базовых хозяйствах Тувинского НИИ сельского хозяйства (ГУП «Бай-Тал» и КФХ «Биче-Шивилиг, Бай-Тайгинский и Кызыльский районы, Республика Тыва). Исследовали пробы крови ( n = 32) и образцы волоса ( n = 35); выполнение анализов сертифицировано Международным обществом по генетике животных (International Society of Animal Genetics, ISAG). Исследования показали, что лошади тувинской породы характеризуются значительной генетической изменчивостью по структурным генам и микросателлитной ДНК. Высокую степень полиморфности выявили в локусах трансферрина, альбумина, эстеразы и особенно в системе D групп крови. Сравнительно высокую частоту встречаемости отмечали у аллелей Dcgm, Dbcm и Dd, относительно редкими были аллели Dad, Dde и Ddk. При исследовании полиморфизма микросателлитной ДНК у тувинских лошадей в 17 локусах было обнаружено 113 аллелей (в среднем 6,65 аллеля на локус), что свидетельствует о высоком генетическом разнообразии в этой породе. В ряде локусов выявили редкие аллели VHLP, АНТ4P, HMS7J, ASB23L, ASB2B, HMS3N, ASB17Q, LEX3K и LEX3P, HMS1I, HMS1N, а также HMS1R, который не обнаружен в популяциях лошадей европейского происхождения (L.H.P. Van de Goor с соавт., 2010). В изученных микросателлитных локусах имелось от 4 до 9 аллелей, среднее число эффективных аллелей на один локус (Ае) составило 4,20, что считается достаточно высоким показателем даже для местных пород лошадей. Наиболее разнообразным спектром аллелей были представлены локусы ASB17 (10 аллелей), АНТ4, VHL20 и ASB2 (по 9 аллелей) и ASB23 (8 аллелей). При генетико-популяционном анализе подтвердилось хорошее соответствие показателей наблюдаемой (Но = 0,748) и ожидаемой (Не = 0,742) гетерозиготности и отсутствие внутрипородного инбридинга (Fis = -0,008). Наибольшее генетическое сходство проявилось между тувинской и хакасской (0,823), а также тувинской и монгольской (0,822) лошадьми, ареалы которых граничат на юге и юго-востоке. Общность происхождения тувинских и монгольских лошадей, которые образуют одну общую ветвь в древе эволюции конских пород, подтверждают и данные полногеномного ассоциативного анализа (J.R. Mickelsn с соавт., 2012). Полученные результаты свидетельствует о высокой генетической пластичности тувинской породы. В целом обследованная популяция тувинских лошадей характеризуется оригинальным аллелофондом, включающим ряд редких аллелей, которые важно сохранить в породе при дальнейшем разведении.
Бесплатно
Статья научная
Методом ДНК-фингерпринтинга с использованием зонда (GTG)5 изучено генетическое разнообразие в ряде пород (Андалузская голубая, Полосатый плимутрок, Черный австралорп) и экспериментальных популяций (Черно-пестрый австралорп, Аврора) кур. Отмечена высокая информативность ДНК-фингерпринтов. Обнаружен специфичный для экспериментальной популяции Черно-пестрый австралорп фрагмент размером 43S0 п.н. Показаны высокие значения генетических расстояний между неродственными популяциями Черный австралорп и Полосатый плимутрок, а также Андалузская голубая и Аврора. Подтвержден факт быстрой дивергенции сходных популяций при направленной селекции по определенным признакам.
Бесплатно
Статья научная
Из всех разновидностей капусты в Российской Федерации наиболее распространены традиционные сорта и гибриды капусты кочанной Brassica oleracea L . сonvar. capitata (L.). Классификация селекционного материала с использованием ДНК маркеров позволяет выделить ценные генотипы и установить между ними генетические взаимосвязи для последующей селекции на генетически отличимые формы. Микросателлитные маркеры (simple sequence repeats, SSR) широко используют для генетической идентификации и генотипирования сельскохозяйственных культур. Работы на B. oleracea L. показали их высокую эффективность по выявлению полиморфизма между разновидностями, сортами и внутри сортов. В настоящем исследовании мы впервые установили генетические взаимосвязи между селекционными образцами капусты кочанной отечественной селекции на основе полиморфизма микросателлитных локусов. При сравнении трех разновидностей обнаружена тесная генетическая близость между генотипами савойской и белокочанной капусты. Целью работы было выявление генетических взаимоотношений между селекционными образцами Brassica oleracea L. сonvar. capitata (L.) Alef. var. capitata L. f. alba , var. capitata L. f. rubra и var. sabauda L. на основе типирования и генетической классификации с помощью SSR маркеров, а также сопоставление данных ДНК-анализа с принадлежностью изученных генотипов к соответствующими сортотипам и группами спелости. Объектом исследования были 24 селекционных образца капусты кочанной из коллекции Федерального научного центра овощеводства (ФГБНУ ФНЦО), включая краснокочанную и савойскую разновидности, выведенные в ФГБНУ ФНЦО. Геномную ДНК выделяли из молодых листьев растений в фазу 2-3-го листа с использованием набора реагентов Сорб-ГМО-Б (ООО «Синтол», Россия). Для оценки чистоты и концентрации выделенной ДНК использовали спектрофотометр SmartSpec Plus («Bio-Rad», США). Для осуществления SSR-анализа отобрали 21 микросателлитный локус с известными последовательностями праймеров. Амплификацию осуществляли на приборе С1000 Touch («Bio-Rad», США). ПЦР-продукты разделяли методом вертикального электрофореза с использованием системы Sequi-Gen GT («Bio-Rad», США) в 6 % полиакриламидном секвенирующем геле. Размеры амплифицированных фрагментов определяли в сравнении с маркером молекулярных масс GeneRuler100 bp plus DNA ladder («Thermo Fisher Scientific», США). Полученные цифровые фотографии электрофореграмм анализировали в программе Image Lab 3.0 («Bio-Rad», США). Структуру популяции изучали в программе STRUCTURE 2.3.4 (https://web.stanford.edu/group/pritchardlab/home.html). Расчет генетических расстояний проводили в программе GenAlEx 6.5 для Microsoft Excel по методу M. Nei. Для построения UPGMA дендрограммы использовали алгоритм программы MEGA5.2. В результате анализа получили 103 аллеля со средним показателем 4,9 на локус. Размеры продуктов амплификации составляли 130-410 п.н. Величина информационного полиморфизма (PIC) для праймеров варьировала от 0,3 до 0,9. Анализ популяции выявил, что все образцы распределились по шести основным кластерам. Генетические дистанции варьировали от 0,060 до 0,186. Дендрограмма UPGMA, построенная на основе генетических дистанций, отражала происхождение исследуемых селекционных образцов. Так, сорта Белорусская 455, Подарок 2500, Амагер 611 и Зимовка 1474 с происхождением из Северо-Западной Европы, были объединены в общий кластер, где также находился гибрид Северянка F1, созданный с использованием этих сортов. Сорта, принадлежащие к сортотипу Дитмарская ранняя, - Июньская 3200, Стахановка 1513, Номер первый грибовский 147 образовали отдельный кластер, куда также входил раннеспелый гибрид Аврора F1, имеющий в своей родословной сорт Июньская 3200. Две селекционные линии, выделенные из гибрида Аврора F1, были генетически отдалены и располагались в другом подкластере. Сорта Слава 1305 и Слава грибовская 231, относящиеся к отдельному сортотипу Слава, располагались на отдельной ветви дендрограммы. Относительно недавно полученные сорт Парус и два гибрида Зарница F1 и Мечта F1 генетически отличались от остальных образцов. Московская поздняя 15, стародавний сорт местного происхождения, также образовал отдельную ветвь дендрограммы. Три сорта капусты савойской сгруппировались вместе, причем новый раннеспелый сорт Московская кружевница был генетически отдален от двух других. Образцы капусты краснокочанной образовывали свою группу с достаточным генетическим отдалением между образцами. Полученные результаты на основе изменчивости SSR локусов совпадали с данными о происхождении образцов капусты кочанной, подтверждая их принадлежность к определенным сортотипам и группам спелости, что позволит использовать этот селекционный материал в дальнейшем для получения новых форм.
Бесплатно
