Статьи журнала - Сельскохозяйственная биология
Все статьи: 1632
Статья научная
Проведены генетические исследования кабанов ( n = 89) по десяти ДНК-маркерам — RYR 1, ESR, FSHB, NCOA 1, BF, MU С4, IGF 2, MC 4 R, POU 1 F 1, ECRF 18/ FUT 1. Отнесение исследуемых особей к различным территориальным кластерам было выполнено на основании расчета коэффициента подобия (Q) при k = 2. Среднее значение Q у животных, обитающих в европейской части и в Западной Сибири, составило 0,984±0,005, у особей из Иркутской области и Хабаровского края — 0,994±0,001. Пять ДНК-маркеров ( RYR 1, ESR, MUC 4, IGF 2, ECRF 18/ FUT 1 ) оказались мономорфными в обоих территориальных кластерах. Установлены незначительные различия в частоте аллелей между особями, входящими в условно западный и восточный кластеры, по ДНК-маркерам FSHB (p A равно соответственно 0,462 и 0,250), BF (p A — 0,020 и 0,143), MC 4 R (p A —0,013 и 0,000) и POU 1 F 1 (p C — 0,000 и 0,111). Достоверные различия между исследуемыми группами отмечены по частотам аллелей NCOA 1 : p A1 — 0,938 у кабанов, отнесенных к условно западному кластеру, и p A1 = 0,000 — к восточному.
Бесплатно
Статья научная
Черная смородина - ведущая ягодная культура в России. Необходимость совершенствования сортимента по целому ряду направлений требует привлечения новых эффективных методов в селекцию. Один из современных подходов при работе с генетическими ресурсами - применение ДНК-маркеров. Впервые в России мы использовали микросателлитные ДНК-маркеры для изучения черной смородины. В настоящей работе проведено генотипирование 27 сортообразцов этой культуры из коллекции Всероссийского НИИ селекции плодовых культур (ВНИИСПК) (в том числе 16 сортов селекции ВНИИСПК) по 14 микросателлитным локусам. Для анализа полиморфизма микросателлитных локусов использовали электрофоретическое разделение ПЦР-продуктов в 6 % денатурирующем полиакриламидном геле (ПААГ) с последующим окрашиванием нитратом серебра. Все локусы, кроме MS06g03, оказались полиморфными (в среднем было амплифицировано 4,9 аллеля на локус). С ДНК некоторых сортообразцов в одном локусе амплифицировалось три фрагмента, что, вероятно, связано с дупликацией этих микросателлитных локусов. Из 68 амплифицированных фрагментов 45 (66 %) были редкими аллелями с частотой £ 0,2. Обнаружено восемь уникальных фрагментов, амплифицированных только на ДНК одного из протестированных сортообразцов. Наблюдаемая гетерозиготность варьировала от 0,259 для локуса g2-H21 до 1 для локуса e4-D03 (в среднем составила 0,608). По сочетанию аллелей в локусе можно было различить от 3 (g2-H21, e1-O21) до 15 (g2-G12) генотипов. Минимальный набор из четырех локусов (e4-D03, g1-M07, g1-E03, g2-B20) позволил дифференцировать все протестированные сортообразцы, то есть для каждого образца был получен уникальный мультилокусный профиль. Коэффициенты попарного генетического сходства варьировали от 0,110 (между сортами Оджебин и Шаровидная) до 0,950 (между сортами Говтва и Ртищевская) и в среднем составили 0,346. Проведен кластерный анализ генетического сходства сортообразцов и построена дендрограмма, в которой выделились несколько кластеров с высокой бутстреп-поддержкой. Изучение потока аллелей через родословные проанализированных сортов показало, что в большинстве случаев распределение аллелей между родственными сортами не противоречило родословным, но были обнаружены и случаи расхождения сведений родословных и SSR-анализа. Так, у сорта Очарование (получен в скрещивании сеянец№1168 ½ сорт Экзотика) в трех локусах (e4-D03, g1-E03, g2-B20) не было общих аллелей с сортом Экзотика. Возможно, что в действительности произошло опыление другой пыльцой, нельзя также исключить ошибку при размножении и пересадке или мутации в указанных локусах. Сорта Оджебин и Бинар (выведен при скрещивании сортов Оджебин х Нарядная) тоже не имели общих аллелей в двух локусах (g1-M07, g1-E03). Полученные результаты свидетельствуют о перспективности применения протестированных маркеров для оценки генетического разнообразия отечественного генофонда черной смородины, а также для разработки методов идентификации и паспортизации ее сортов.
Бесплатно
Статья научная
У зернового сорго ( Sorghum bicolor L. Moench) известны семь различных типов цитоплазматической мужской стерильности (ЦМС), однако в селекции используется лишь А1 (milo). Генетический контроль восстановления фертильности ЦМС А1 обусловлен действием двух или трех генов Rf ( Restoration of Fertility ), а также ряда модификаторов. Молекулярные механизмы ЦМС А1 и восстановления фертильности изучены очень мало. На молекулярном уровне до настоящего времени был идентифицирован только ген-кандидат Rf1 (R.R. Klein et al., 2005). В представленной работе мы впервые показали нуклеотидный полиморфизм в кодирующих последовательностях рецессивного и доминантного аллелей гена Rf2, а также гена-кандидата RFL-PPR, характеризующихся гомологией с геном Rf1 риса. Материалом служили образцы сорго из мировой коллекции ВИР (Всероссийский институт генетических ресурсов растений им. Н.И. Вавилова): восстановители фертильности к-928 и к-929, полувосстановитель к-1362, стерильные линии А-10598 и А-83 (ЦМС А1) и их фертильные аналоги, устойчивые к Schizaphis graminum Rond. сестринские линии F8-F12 BC1-BC2, выделенные из гибридов от скрещиваний линии Н-81 (ЦМС А1) с линиями к-929 и к-928, а также гибриды между сестринскими линиями. Для изучения характера изменчивости генов-кандидатов, ассоциированных с генетической системой ЦМС- Rf, из биоинформационной базы данных (http://www.ncbi.nlm.hih.gov) отобрали четыре референсные последовательности, сконструировали восемь пар специфичных праймеров и секвенировали фрагменты, амплифицированные на ДНК генотипов, различавшихся по способности к супрессии фенотипа ЦМС. У линий ЦМС и восстановителей фертильности обнаружен значительный нуклеотидный полиморфизм (18 полиморфных сайтов) фрагмента кодирующей последовательности гена Rf2 длиной 825 п.н. (референсный фрагмент XM_002459403.1, хромосома SDI02), а также PPR -гена, локализованного в 3-й хромосоме (референсный фрагмент XM_002458104.1). Секвенированные участки структурного ядерного гена ALDH2b, кодирующего альдегиддегидрогеназу, - гомолога гена Rf2 кукурузы и митохондриального гена a-субъединицы АТФ-синтазы F0F1 у линий ЦМС и восстановителей фертильности оказались идентичными. Сравнение изменчивости показателей фертильности пыльцы с использованием окрашенных ацетокармином цитологических препаратов показало, что устойчивые к S. graminum линии, а также их гибриды различались по частоте формирования окрашенных (фертильных), аномально крупных (диаметром 54-70 мкм), гигантских (до 84 мкм) и деформированных пыльцевых зерен. Так, у фертильных линий F8-F12 BC1-BC2 на основе гибридов с к-929 и к-928 доля окрашенных пыльцевых зерен была относительно высокой, составив в первом случае 72,2-83,8 %, во втором - 57,4 и 63,4 % (у двух линий); крупные пыльцевые зерна с разной частотой встречались у пяти линий, гигантские - у двух. Наблюдавшаяся изменчивость может быть обусловлена различиями в аллельном составе генов Rf, полученных от рекуррентного родителя.
Бесплатно
Полиморфизм реакции проростков пшенично-пырейных гибридов на засолени
Статья научная
Пшеница относится к растениям-гликофитам, которые не способны расти в условиях засоления. Один из подходов к повышению продуктивности земель, страдающих от засоления, заключается в создании устойчивых сортов, что предполагает поиск доноров генов устойчивости среди видов дикорастущих сородичей пшеницы, включая пырей (Thinopyrum). Нами проведена оценка 10 образцов пшенично-пырейных гибридов на устойчивость к засолению на основании измерения скорости роста корня и листа на 3-и и 7-е сут проращивания из семян в контроле (вода) и водном растворе NaCl (100, 150 или 200 мM). В результате выделены образцы со стабильно высоким, средним и низким угнетением роста, а также с варьирующейся ответной реакцией в зависимости от концентрации соли, дня испытания или органа. На основе ПЦР маркеров iPBS, RAPD и ISSR проведено определение генетических расстояний между исследуемыми образцами. Образцы сформировали кластеры 2087 и М-3202 (стабильно высокая устойчивость корня), 2087, 4082 и 548 (стабильно средняя устойчивость листа), 4082 и М-12 (стабильно низкая устойчивость корня) (можно предположить наличие у этих пар разных генетических систем, обеспечивающих близкий тип ответной реакции листа или корня); ЗП-26 и 4044 (устойчивость варьировалась от слабой до средней, возможно, пара обладает сходными механизмами солеустойчивости и регулирующими их генами).
Бесплатно
Полиморфизм эстеразных изоферментов в зрелых семенах редьки посевной (Raphanus sativus L.)
Статья научная
Существующие внутривидовые классификации делят образцы редьки посевной ( Raphanus sativus L.), проявляющие широкое разнообразие морфологических признаков, по географическому принципу в зависимости от региона происхождения (Европа, Китай, Япония). Вместе с тем известно, что в растениях комплекс ферментов, гидролизующих эфирные связи (эстеразный комплекс), имеет внутривидовую и тканевую специфичность. Ранее образцы из коллекций генетических ресурсов редьки посевной никогда не оценивались на наличие изоферментных форм эстераз в зрелых семенах этой культуры. Установление общей изменчивости изоферментных систем и выявление их генетического контроля позволяют вскрывать тонкие механизмы взаимоотношения организма с окружающей средой и гомеостаза, что особенно важно при длительном хранении образцов в генетических коллекциях семян. Существенное значение имеет и разработка эффективных биохимических маркеров для экспресс-оценки коллекционного, а также генетически и селекционно значимого материала. Проведение подобного рода работ позволяет восполнить пробел, существующий в отношении образцов генетических ресурсов редьки посевной. В настоящей работе мы впервые исследовали изоферментные формы эстераз в зрелых семенах редьки посевной и на основе полученных данных построили дендрограммы, определяющие филогенетические отношения образцов из мировой коллекции ВИР и соответствующие их ботаническому, агробиологическому и географическому положению. Была установлена средняя гетерозиготность изоферментных форм эстераз в изученных образцах и их дисперсия, указывающие на достоверность полученных результатов. Цель работы - оценить полиморфизм эстераз в зрелых семенах редьки, его зависимость от происхождения и агробиологической принадлежности образцов, а также возможность использования эстераз в качестве биохимических маркеров разнообразия вида Raphanus sativus L. Из коллекции Всероссийского института генетических ресурсов растений им. Н.И. Вавилова (ВИР) были отобраны 49 образцов редьки, принадлежащие к трем подвидам, разделенным по географическому принципу, - редька китайская, японская и европейская. Эстеразные изоферменты разделяли методом нативного электрофореза в полиакриламидном геле. Для обнаружения изоферментов гель отмывали в реактиве на неспецифическую эстеразу. Полученные зимограммы сканировали (Epson Expression 10000XL, «GE Healthcare», США). Определяли гетерозиготность популяции Hl по каждому локусу, среднюю (общую) гетерозиготность Hобщ. , дисперсии гетерозиготности Var(Hl) по каждому локусу и дисперсию средней гетерозиготности внутри популяции Var(Hобщ.). Основными морфологическими и фенологическими маркерами для внутривидового деления R. sativus на разновидности и сортотипы были форма и окраска корнеплода и продолжительность вегетационного периода. По своему эстеразному составу все образцы подразделились на 7 зимотипов, отличающихся наличием или отсутствием тех или иных зон. Всего в эстеразном комплексе семян редьки было обнаружено 5 основных изоферментов с разной молекулярной массой, варьирующей от 45,3 кД до 35,0 кД. Все пять зон характеризовались высокой степенью полиморфизма среди представленных образцов. В зимотип № 1, представленный максимальным количеством эстераз (пять зон), входили 43 % от общего числа генотипов. Зимотип № 2 составляли 33 % образцов. Самые редкие зимотипы № 5 и № 7 (4 %) имели минимальное количество эстеразных ферментов - по две зоны, зимотипы № 2 и № 4 - по четыре зоны, представители зимотипов № 3 и № 6 - по три зоны. Количественное соотношение эстеразных зон в образцах сильно варьировало. Минимальное содержание было выявлено для зоны В5 (4,78 %), максимальное (67,44 %) - для зоны В1. Степень распространенности каждой зоны среди образцов составляла от 13 до 23 %. Самыми часто встречающимися среди всех эстеразных изоферментов были зона В3 (Mr = 39,7 кД) и В4 (Mr = 37,1 кД), они наблюдались у 23 % генотипов. Для 22 % представителей была характерна зона В2 (Mr = 42,9 кД). Зоны В1 (Mr=45,3 кД) и В5 (Mr = 35 кД) встречались реже - 19 и 13 %. Средняя гетерозиготность изоферментных форм эстераз изученных образцов редьки составила Hобщ. = 0,212, дисперсия для тех же образцов Var ( Hобщ. ) = 0,0007. Кластерный анализ эстеразных ферментов разделил изученный набор образцов редьки на европейские и азиатские подвиды и разновидности, а в совокупности с фенотипическими признаками позволил построить дендрограмму, соответствующую ботаническому, агробиологическому и географическому положению образцов. Следует отметить, что образцы редьки европейского подвида расположились в двух кластерах, причем образцы российского происхождения формировали отдельную группу в первом кластере, а образцы европейского происхождения входили в третий кластер, включающий также японские редьки европейского происхождения. Возможно, такое деление связано с особенностями селекции этих образцов. На основании полученных данных эстеразные ферменты рекомендуются в качестве биохимических маркеров в генетико-селекционных экспериментах.
Бесплатно
Статья обзорная
Медоносные пчелы ( Apis mellifera L.) жизненно важны для существования многих сельскохозяйственных культур (рапс, подсолнечник, бобовые), а также для сохранения естественного биоразнообразия растений. Актуальность всестороннего изучения биологии медоносной пчелы возрастает с каждым годом. В первую очередь это вызвано намечающимися во всем мире (включая Российскую Федерацию) негативными процессами в популяциях медоносных пчел. Исторически на территории Европы и Африки обитал только один представитель рода Apis - медоносная пчела Apis mellifera , образовавший в процессе эволюции значительное число рас (подвидов), способных свободно скрещиваться друг с другом. В дальнейшем вид Apis mellifera был расселен человечеством по всему миру. В настоящее время наиболее опасна потеря уникальных генофондов аборигенных подвидов пчел и их чистопородности вследствие бесконтрольной гибридизации (P. de la Rúa с соавт., 2009). При этом важное значение в сохранении естественного генетического разнообразия отечественных пород медоносной пчелы приобретает изучение генетической структуры и эволюционных взаимосвязей популяций A. mellifera на территории Российской Федерации, определение чистопородности имеющегося и импортируемого в страну племенного поголовья пчел, генетическая паспортизация пчел, выявление геномных ассоциаций с хозяйственно полезными признаками (яйценоскость маток, летная деятельность пчел, медовая и восковая продуктивность, устойчивость к паразитам, зимостойкость, компоненты маточного молочка, пчелиного яда), а также разработка методов оценки племенной ценности медоносных пчел. Необходимым условием сохранения и поддержания полиморфизма как компонента устойчивости популяции становится определение параметров групповых характеристик популяций и линий (Н.И. Кривцов с соавт., 2011). Также особую значимость при оценке состояния генофонда пород пчел и оптимизации подбора исходного материла для селекции приобретает изучение генетической структуры популяций племенных хозяйств и выяснение эволюционных отношений между географически изолированными популяциями. В представленном обзоре рассматриваются общие вопросы структурной организации микросателлитных маркеров (STR, short tandem repeats), основные модели их эволюции (H. Fan с соавт., 2007), а также возможные механизмы возникновения микросателлитных последовательностей в геномах эукариот (А.В. Омельченко, 2013). Микросателлиты представлены короткими тандемными повторами (размер мономерного звена от 2 до 6 п.н.), дисперсно расположенными по всей ядерной ДНК (W.S. Sheppard с соавт., 2000). Они могут быть локализованы как в некодирующих участках (в том числе в регуляторных областях), так и в кодирующих областях генома (I. López-Flores с соавт., 2012). Считается, что одним из ключевых процессов, приводящих к возникновению и способствующих экспансии микросателлитов, является образование разнообразных неканонических структур ДНК, благоприятствующих проскальзыванию вилок репликации (R.D. Wells, 1996). Микросателлитные локусы представляют собой очень удобный инструмент для анализа генетической структуры популяций, оценки степени инбридинга и гетерозиготности, вычисления коэффициентов генетического родства и определения степени интрогрессии. В обзоре описано применение STR маркеров для выявления эволюционной истории медоносной пчелы. Обобщены основные работы по изучению генетической структуры популяций Apis mellifera различных подвидов, встречающихся на территории Европы, Азии, Америки и Африки. Отдельно уделено внимание изучению популяций отечественных пород и породных типов медоносных пчел. STR маркеры продолжают оставаться чрезвычайно мощным средством геномного картирования, определения достоверности происхождения, популяционно-генетических и эволюционных исследований благодаря значительному числу характерных аллелей, высокой частоте происходящих мутационных событий и кодоминантному типу наследования.
Бесплатно
Статья научная
Интерес к изучению способности полифенольных продуктов переработки винограда (ПППВ) снижать риск сердечно-сосудистых патологий возрастает в связи с ростом кардиоваскулярной смертности и развитием представлений о роли здорового питания в профилактике болезней и реабилитации. Несмотря на то, что этой популярной проблеме посвящено много исследований, актуальной и заслуживающей особого внимания задачей остается определение безопасных и эффективных доз ПППВ, поскольку увеличение потребления ПППВ может привести к дисфункции эндотелия и оксидативному стрессу. Молодые побеги виноградной лозы, листья, ягоды, сок и вино издавна использовались в народной медицине как гигиенические и лечебные средства при терапии многих заболеваний человека. В последнее время отмечается всплеск научного интереса к целебным свойствам винограда, обусловленным биологически активными полифенолами, локализованными в кожице, мякоти, семечках виноградной ягоды, гребнях виноградной грозди. Полифенолы винограда, которые экстрагируются в процессе спиртового брожения, попадая в вино, определяют антиоксидантный статус, биологическую активность вин и других продуктов переработки винограда. Мы сравнили влияние двух полученных по оригинальной рецептуре лечебных продуктов - вина столового красного (ВСК) и экстракта полифенолов винограда (ЭПВ), насыщенных полифенолами до заданной концентрации, на показатели сердечно-сосудистой системы, состояние перекисного окисления липидов и липидного метаболизма у больных ишемической болезнью сердца (ИБС) и гипертонической болезнью (ГБ), находящихся на санаторно-курортном лечении. Клинические испытания лечебно-профилактических свойств экспериментальных образцов, проведенные на группе пациентов ( n = 259), показали, что применение этой продукции в составе комплексной терапии способствует более выраженному улучшению показателей липидного метаболизма и снижению активности свободно-радикального окисления, чем в случае, когда больные не получали ПППВ (контроль). Так, содержание общего холестерина в крови уменьшалось на 22 %, коэффициент атерогенности - на 10 %, количество вторичных продуктов перекисного окисления липидов оказалось ниже на 30,3 % при использовании ВСК и на 32,3 % - при применении ЭВП. У большинства пациентов нормализовались показатели сердечно-сосудистой системы, на 22,4 % повышалась толерантность к физической нагрузке. Установлено, что достижение указанных клинических результатов обеспечивает суточное потребление ПППВ, поступающих при дозировке ВСК 3,6 мл/кг, ЭПВ - 0,45 мл/кг (курс лечения - 14 сут). Обсуждаются механизмы действия испытанных полифенольных продуктов и возможность их применения для первичной и вторичной профилактики нарушений у больных с кардиоваскулярной патологией.
Бесплатно
Статья научная
Биологические методы регуляции численности вредных организмов - перспективная альтернатива традиционным химическим препаратам. В настоящее время кристаллообразующие бактерии Bacillus thuringiensis рассматриваются в качестве основы производства биологических инсектицидов, поскольку обладают высокой специфичностью в отношении целевых вредителей, безопасны для человека и окружающей среды. Во Всероссийском НИИ сельскохозяйственной микробиологии разработан и получен энтомоцидный биологический препарат широкого спектра действия на основе приоритетного штамма Bacillus thuringiensis var. thuringiensis (BtH1) 800/15. Мы впервые установили, что препарат на основе BtH1 800/15 увеличивает всхожесть семян, высоту проростков и длину корней у различных сельскохозяйственных культур, а также выявили ингибирующую активность препарата в отношении фитопатогенных грибов. Целью нашей работы было изучение полифункциональных свойств препарата на основе штамма Bacillus thuringiensis var...
Бесплатно
Статья научная
Рост животного - это классический количественный признак, который влияет на предрасположенность к определенным заболеваниям и связан с продуктивностью сельскохозяйственных животных. Картировано множество локусов количественных признаков (quantitative trait loci, QTLs), влияющих на составляющие роста крупного рогатого скота (КРС), что подтверждает его полигенный детерминизм. В настоящей работе в российских локальных породах установлено преобладание аллелей, связанных с высоким ростом в холке, в трех из четырех выявленных однонуклеотидных полиморфизмов (single nucleotide polymorphisms, SNP). Целью работы была идентификация локусов и характеристика аллельных вариантов, находящихся под давлением отбора и связанных с размерами тела, в популяциях российских локальных и разводимых на территории Российской Федерации трансграничных пород крупного рогатого скота различных направлений продуктивности, по-разному подверженных давлению искусственного отбора и неодинаково распространенных в мире. Исследовали биоматериал (цельную кровь, сперму и ушные выщипы, хранящиеся в УНУ «Банк генетического материала домашних и диких видов животных и птицы» ФГБНУ ФИЦ животноводства - ВИЖ им. академика Л.К. Эрнста) от 670 гол. крупного рогатого скота 13 пород: абердин-ангусской ( n = 39), айрширской ( n = 144), черно-пестрой ( n = 50), голштинской ( n = 184), истобенской ( n = 22), джерсейской ( n = 32), калмыцкой ( n = 27), холмогорской ( n = 26), киргизской ( n = 24), монгольской ( n = 26), тагильской ( n = 26), якутской ( n = 29) и ярославской ( n = 41). Генотипирование проводилось на SNP-чипах разной плотности, GGP Bovine 150K и BovineHD BeadChip («Illumina, Inc.», США), в ходе обработки данных были определены общие для двух чипов SNP, которые использовались для дальнейшего анализа. C помощью программы PLINK 1.9 с использованием фильтров (--geno 0.1), (--mind 0.2), (--maf 0.05) было проведено полногеномное исследование ассоциаций данных генотипирования с признаками физического развития животных. Данные о высоте в холке для исследуемых пород получили из базы данных ФАО. Породы разделили на группы по следующим критериям: в соответствии с ростом (высокорослые, низкорослые), направлением продуктивности (молочные, мясные), степенью давления селекции (примитивные, заводские) и распространенностью в мире (российские, трансграничные). В общей сложности выявили четыре SNP, из которых три были локализованы на 4-й хромосоме (ARS-BFGL-NGS-116590, Hapmap53144-ss46525999, BovineHD0400021479), один - на 14-й хромосоме (BovineHD1400007259). Альтернативные аллели в обнаруженных SNP статистически значимо различаются по частоте встречаемости в разных группах пород животных, а также имеют статистически значимые положительные либо отрицательные корреляции с высотой в холке. Многообразие и разнородность пород, представленных в выборке, позволяют рассматривать выявленные следы селекции как характерные не для одной породы, региона или направления продуктивности, а для группы пород вида Bos taurus taurus , распространение которых от центра одомашнивания шло по Дунайскому пути. Таким образом, выявленные SNP могут использоваться в качестве генетических маркеров в программах селекции на увеличение роста животных и повышение их продуктивности.
Бесплатно
Статья научная
Ведомственная коллекция полезных микроорганизмов сельскохозяйственного назначения (ВКСМ) поддерживает 37 штаммов Bacillus thuringiensis, обладающих выраженной энтомоцидной активностью и используемых для производства препаратов фитозащитного действия (битоксибациллин, бактокулицид, бацикол). Эффективность производимых биопрепаратов зависит от качества микробного материала. Контроль за чистотой и аутентичностью коммерческих штаммов может осуществляться с помощью их молекулярно-гене-тической паспортизации. В настоящее время наиболее эффективной технологией доскональной генетической характеристики штаммов микроорганизмов считается полногеномное секвенирование. Однако, несмотря на несомненную востребованность полногеномного секвенирования для паспортизации коммерческих штаммов, ее широкое применение ограничивается значительной трудозатратностью и себестоимостью. Поэтому для удешевления анализа и сокращения сроков его выполнения необходима разработка экспресс-методов высокопроизводительного секвенирования. Одним из решений может быть анализ не всего генома, а наиболее таксономически и функционально значимых генетических локусов (так называемого референт-комплекса). Целью нашей работы стало выявление референт-комплексов у 10 штаммов B. thuringiensis разных серотипов. После проведения высокопроизводительного пиросеквенирования штаммов и получения полногеномных последовательностей был проведен их сравнительный анализ и найдены наиболее дивергентные генетические локусы, определяющие уникальность штаммов. Использовали программу BioNumerics («Applied Maths», США); для построения дендрограмм, отражающих филогенетическое родство между исследуемыми штаммами, суммы последовательностей отобранных генов «домашнего хозяйства» и отдельно генов вирулентности обрабатывали с помощью программы MEGA v. 5.0 (метод Neighbour-Joining). В результате были отобраны 10 генов «домашнего хозяйства» ( glpT, glpF, pyrE, purF, purH, pta, gyrB, ftsA, panC и isd ), а также 8 генов вирулентности ( hblA, hblC, hblD, nheA, nheC, capA, capC и inA ). Для каждого штамма сконструированы два референт-комплекса, представляющих собой сумму последовательностей отобранных локусов «домашнего хозяйства» и отдельно генов вирулентности. Общий размер референт-комплексов составлял соответственно 11809 и 10094 п.н. Полученные результаты будут использованы в дальнейшей работе для создания системы праймеров с целью проведения мультиплексного анализа референт-комплексов в условиях высокопроизводительного секвенирования и разработки экспресс-метода генетической паспортизации коммерческих штаммов B. thuringiensis.
Бесплатно
Статья научная
Одним из наиболее важных признаков качества мяса служит его цветовая характеристика, которая во многом определяет потребительский спрос. Качество мяса оценивают по его цветовому спектру по специальным шкалам. В частности, широко применяется шкала L*a*b*, эффективность которой показана во многих отраслях мясного животноводства. В ряде исследований установлена генетическая обусловленность цветовых характеристик мяса сельскохозяйственных животных и птицы. Выявлены однонуклеотидные полиморфизмы (SNPs) и гены-кандидаты, детерминирующие степень проявления этого признака (J. Sun с соавт., 2022; X. Guo с соавт., 2023). Мы выполнили полногеномные ассоциативные исследования цветовых показателей мяса грудки у кур из F2 ресурсной популяции на основании данных полногеномного генотипирования. Цель работы - поиск SNPs и идентификация генов, ассоциированных с показателем цвета мяса у кур. Объектом изучения были куры F2 модельной ресурсной популяции ( n = 260, виварий ФИЦ животноводства - ВИЖ им. академика Л.К. Эрнста, 2021-2023 годы). Для получения популяции использовали две контрастные по мясным качествам породы кур - русскую белую (медленный рост) и корниш (быстрый рост). Генотипирование полученной птицы проводили с использованием чипов высокой плотности Illumina Chicken iSelect BeadChip 60k («Illumina Inc.», США). В возрасте 9 нед после экспериментального убоя птицы измерили характеристики мяса грудки по цветовой шкале L*a*b* с использованием портативного спектрофотометра CM-700d («Konica Minolta», Япония). На основании полученных данных гено- и фенотипирования выполнили полногеномные ассоциативные исследования, использовав программное обеспечение PLINK 1.9 с принятыми ограничениями (geno 0,1; mind 0,1; maf 0,03). В качестве порогового критерия достоверности установили p 2 ресурсная популяция кур характеризовалась высоким коэффициентом изменчивости по показателям зеленого (a*) и голубого (b*) участков спектров цвета мяса (от 19,99 % до 97,23 %). По показателю L вариабельность в исследованной популяции была относительно низкой (коэффициент изменчивости не превышал 9,75 %). На основании проведенного GWAS-анализа выявлено 60 значимых SNPs, в том числе ассоциированных с цветовым спектром: по L* - 28 SNPs, по a* - 48 SNPs, по b* - 4 SNPs. Указанные SNPs локализованы на хромосомах GGA1 (10 SNPs), GGA2 (3 SNPs), GGA3 (18 SNPs), GGA7 (2 SNPs), GGA8 (4 SNPs), GGA10 (2 SNPs), GGA12 (7 SNPs), GGA13 (9 SNPs), GGA17 (4 SNPs) и GGA18 (1 SNP). Идентифицированы 270 генов-кандидатов, связанных с изученными признаками, в 30 из этих генов были локализованы выявленные SNPs. Результаты исследования могут быть использованы в геномной селекции на улучшение качественных характеристик мяса кур.
Бесплатно
Полногеномные ассоциативные исследования показателей роста у перепелов Coturnix japonica
Статья научная
Идентификация и картирование генов, детерминирующих проявление селекционно значимых признаков у сельскохозяйственных животных, в том числе птицы, - одна из ключевых задач геномной селекции, направленной на повышение эффективности животноводства. За последние годы с использованием полногеномного анализа ассоциаций выявлено достаточно большое число важных генов-кандидатов у разных видов сельскохозяйственных животных. При этом из многочисленных видов сельскохозяйственной птицы существенная доля исследований по поиску и идентификации локусов количественных признаков (QTL, quantitative trait loci) проведена на курах. На перепелах число подобных исследований относительно невелико. Это связано прежде всего с отсутствием коммерческих чипов, что затрудняет поиск SNP и идентификацию генов, связанных с селекционно значимыми признаками. К настоящему времени в литературе недостаточно информации о локусах количественных признаков перепелов, достоверно связанных с продуктивностью. Живая масса и скорость роста перепелов - показатели мясной продуктивности, которые зависят от условий кормления и содержания птицы и детерминированы множеством QTL. В настоящем сообщении представлены результаты полногеномных ассоциативных исследований скорости роста перепелов из F2 модельной ресурсной популяции. Целью работы была идентификация локусов количественных признаков в геноме перепелов и анализ ассоциации найденных мутаций с показателем массы тела, а также характеристика аллельных вариантов в изученной F2 модельной ресурсной популяции. Перепела F2 модельной ресурсной популяции были получены посредством серии межпородных скрещиваний японского перепела (медленный рост) и техасского перепела (быстрый рост). Генотипирование полученных особей F2 ( n = 232) проводили методом GBS (genotyping by sequencing). После фильтрации при обработке данных генотипирования для последующего анализа отобрали 92686 SNP. C использованием программного обеспечения PLINK 1.9 (https://www.cog-genomics.org/plink/) с принятыми ограничениями (geno 0,1, mind 0,2, maf 0,05) изучили ассоциации между данными полногеномного генотипирования и живой массой, отражающей физическое развитие птицы. Показано, что полученная F2 ресурсная популяция перепелов характеризовалась высокой изменчивостью этого показателя. У 1-суточных перепелят живая масса варьировала от 5 до 11 г и составила в среднем 9±0,1 г. В возрасте 2, 4, 6 и 8 нед она достигала соответственно 69±1, 157±2, 219±2 и 252±2 г. На основании проведенного GWAS-анализа идентифицированы 149 SNP на 1-й, 2-й, 3-й, 5-й, 6-й, 8-й, 11-й, 14-й, 15-й, 20-й, 24-й, 25-й и 26-й хромосомах, которые с высокой достоверностью (p function show_abstract() { $('#abstract1').hide(); $('#abstract2').show(); $('#abstract_expand').hide(); }
Бесплатно
Статья научная
Полногеномный анализ ассоциаций (whole-genome associated study, GWAS) создавался как мощный инструмент для идентификации геномных вариаций, связанных с экономически важными признаками у различных видов сельскохозяйственных животных. Развитие методов геномной селекции открывает новые возможности для улучшения продуктивных и воспроизводительных качеств домашнего скота. Целью настоящих исследований было изучение полногеномных ассоциаций полиморфизмов единичных нуклеотидов (SNP) с племенной ценностью голштинских быков-производителей по признакам молочной продуктивности и воспроизводства. Скрининг SNP проводили с помощью Illumina BovineSNP50K v2 BeadChip у 195 быков-производителей, проверенных по качеству потомства, и 61 молодых быков, оцененных по родословной. Сбор и анализ информации по хозяйственно полезным качествам дочерей быков осуществляли на основе баз данных племенного учета в 77 хозяйствах Московской области. Племенную ценность (EBV) определяли по показателям молочной продуктивности и воспроизводительным качествам: удой за 305 сут лактации (MY), массовая доля жира (FC) и белка (PC), количество молочного жира (FY) и белка (PY), возраст первого отела (CA), трудность отела (CD), кратность осеменений (CR), продолжительность сервис-периода (DO) и стельности (GL), межотельный период (CI). Расчет EBV по каждому из признаков проводили по методологии BLUP Sire Model. Общее число SNP, отобранных по результатам контроля качества, составило 41370. Для расчета прямой геномной племенной ценности (DGV) по методу GBLUP выполняли построение геномной матрицы родства (G). Показатели комбинированной геномной племенной ценности (GEBV) получали на основе значений DGV и EBV. Для повышения достоверности данных GWAS и мощности поиска ассоциаций в целом в анализе использовали геномные оценки племенной ценности как для проверенных ранее, так и для молодых быков-производителей. Тестирование нулевых гипотез значимости ассоциаций осуществляли по критериям Бонферрони и ожидаемой доле ложных отклонений (LocFdr). Значения коэффициентов наследуемости для признаков воспроизводства колебались от 0,035 для CR до 0,221 для CA, тогда как для показателей молочной продуктивности они достигали более высоких значений - от 0,250 для FC до 0,401 для PC. На основании результатов тестов по Бонферрони и LocFdr было обнаружено несколько высокозначимых SNP для признаков молочной продуктивности и воспроизводства. Для MY установлены достоверные ассоциации ARS-BFGL-NGS-50172 на BTA17 и Hapmap54246-rs29017970 на BTA13. Для FC были картированы консервативные локусы на BTA-104917-no-rs и BTB-01604502 (58 Mb, BTA9), ARS-BFGL-NGS-107379 и ARS-BFGL-NGS-4939 (1,8-2,0 Mb, BTA14), для PC - Hapmap 43278-BTA-50082 (BTA20). Полиморфизмы ARS-BFGL-BAC-7205 (BTA1) и Hapmap48395-BTA-58382 (BTA5) оказались ассоциированы с PY. Получены данные по точной локализации мутаций для признаков репродукции: BTB-01622929 на BTA1 для CA, ARS-BFGL-NGS-89711 на BTA27 для CR, ARS-BFGL-NGS-117881 на BTA5 для DO, BTA-31636-no-rs на BTA1 и Hapmap26774-BTA-163037 на BTA27 для CI. Аддитивный эффект по ряду показателей превышал 9,0 %. В геноме отмечали референтные мутации с высокой степенью значимости в генах TRAFD1, LOC786966, DGAT1, SLC16A7, DUSP26 и CCDC58. Показано, что использование полногеномного анализа позволяет с высокой степенью точности картировать QTL признаков продуктивности и воспроизводства с низкой и умеренной наследуемостью.
Бесплатно
Половая активность и спермопродукция у баранов пород Шароле и Иль-де-Франс в разные сезоны года
Статья научная
Овцы ( Ovis aries ) относятся к полиэстричным животным с четко выраженным половым сезоном. Длительный искусственный отбор способствовал минимизации воздействия сезонных факторов внешней среды на проявление репродуктивной функции у овец, однако в средних и высоких широтах сезонность их размножения хорошо выражена. Поскольку Россия не располагает генофондом высокопродуктивных специализированных мясных пород овец, неизбежно использование лучших пород зарубежной селекции. В настоящей работе в условиях центральной зоны Ставропольского края впервые установлен диапазон вариативности половой активности и спермопродукции у мясных баранов Шароле (Charollais) и Иль-де-Франс (Île-de-France) в зависимости от сезона года. Наибольшая воспроизводительная активность выявлена в осенний период. Нашей целью было изучение сезонных колебаний половой активности и параметров спермопродукции у баранов ( O. aries ) мясных пород зарубежной селекции Шароле и Иль-де-Франс в условиях центральной зоны Ставропольского края. Исследования проводили с октября 2019 года по сентябрь 2020 года на опытной станции Всероссийского НИИ овцеводства и козоводства - филиала ФГБНУ Северо-Кавказский федеральный научный аграрный центр на племенных баранах-производителях мясных пород зарубежной селекции Шароле ( n = 8) и Иль-де-Франс ( n = 5). Сперму получали с помощью искусственной вагины. Половую активность, проявляемую одними и теми же баранами, учитывали по затрате времени на выделение одного эякулята, то есть по продолжительности проявления комплекса всех половых рефлексов (от запуска барана в манеж с зафиксированной в станке самкой до рефлекса эякуляции). Каждый эякулят оценивался по объему, подвижности и концентрации. Объем эякулята определяли с помощью градуированной пипетки или в градуированном одностенном семяприемнике. Подвижность спермиев оценивали под микроскопом Nikon Ts2R («Nikon», Япония) по 10-балльной шкале. Концентрацию спермиев определяли на фотометре Accucell («IMV Technologies», Франция) или подсчитывали в счетной камере Горяева под микроскопом, для чего сперму предварительно разбавляли в 200 раз 3 % раствором хлористого натрия в эритроцитарном меланжере-смесителе. В зимний период половая активность снижалась, что выражалось в первую очередь увеличением времени, затрачиваемого на проявление комплекса половых рефлексов. Так, у баранов породы Шароле время на получение эякулята увеличивалось в 1,70 раза в зимние месяцы по сравнению с осенним периодом, а в весенние и летние месяцы - соответственно в 2,56 и 2,62 раза. Бараны породы Иль-де-Франс показали аналогичную динамику, однако у них снижение половой активности было значительно менее выражено по сравнению с баранами Шароле. Так, в зимний период бараны Иль-де-Франс затрачивали в 1,09 раза больше времени на выделение эякулята, чем в половой сезон, а в весенний и летний периоды - соответственно в 1,62 и 1,78 раза больше времени. У баранов породы Шароле подвижность спермы варьировала от 9,1 балла в половой сезон до 7,4 балла в весенний период. В зимний и летний периоды этот показатель составлял 8,5 и 8,1 балла. Аналогичные закономерности выявлены по отношению к объему спермы и концентрации спермиев: наибольшие значения были отмечены в осенний период, наименьшие - в весенний, промежуточные - в зимний и летний. У баранов породы Иль-де-Франс наибольшие показатели объема, концентрации и подвижности также были зарегистрированы в осенний период (соответственно 1,15 мл; 3,75 млрд/мл и 8,57 баллов), тогда как зимой эти параметры составили 0,98 мл; 3,38 млрд/мл и 7,95 баллов, весной - 0,88 мл; 2,85 млрд/мл и 7,55 баллов, летом - 0,96 мл; 3,15 млрд/мл и 8,19 баллов. Микроструктурный анализ показал, что количество спермиев с интактной акросомой колебалось от 65 % летом (Шароле) до 82 % в осенний период (Иль-де-Франс). Таким образом, несмотря на значительные сезонные вариации, бараны-производители пород Шароле и Иль-де-Франс в климатических условиях центральной зоны Ставропольского края способны продуцировать качественную сперму во все сезоны года.
Бесплатно
Статья научная
Оценивали возможность гибридизации β-клеток поджелудочной железы новорожденных кроликов и мугантной культуры клеток почки овцы, дефектных по тимидинкиназе, с целью получения межвидовых гибридных культур клеток - продуцентов инсулина. Показано, что β-клетки поджелудочной железы новорожденных кроликов способны сливаться с эпите-лиоподобными клетками почки овцы. Полученная межвидовая гибридная культура имеет стабильную морфологию и кулътуральные свойства, продуцирует инсулин в культуральную среду, а также накапливает зерна инсулина в цитоплазме.
Бесплатно
Получение авермектинов: биотехнологии и органический синтез
Статья обзорная
В предлагаемом обзоре проанализированы результаты исследований по различным аспектам совершенствования технологии получения авермектинов - 16-членных макроциклических лактонов, обладающих широким спектром противопаразитарного действия при высоком терапевтическом индексе и безвредности для млекопитающих (W.C. Campbell, 2012). Согласно опубликованным данным, уникальная способность авермектинов подавлять развитие насекомых, нематод и клещей связана с возможностью блокировать передачу нервного импульса в нервно-мышечном синапсе. Сущность этого механизма действия, приводящего к параличу и гибели паразитов, заключается в стимуляции выброса ионов хлора, деполяризации мембраны клеток и патологическом нарушении ее функций (A.J. Wolstenholme с соавт., 2016). Из известных 8 компонентов (А1a, А1b, А2а, А2b, B1a, B1b, В2a и В2b) авермектинового комплекса, продуцируемого микроорганизмом Streptomyces avermitilis , наиболее активны против возбудителей паразитозов авермектины группы В1 (S...
Бесплатно
Получение белкового концентра из дрожжевой биомассы Kluyveromyces marxianus van der Walt (1965)
Статья научная
Недостаток белка в рационе влечет за собой нарушение азотистого обмена. По оценкам экспертов, к 2024 году рынок кормовых протеинов превысит 200 млрд долларов США. В России дефицит кормовых протеинов составляет более 1 млн т. Традиционные источники белка не в состоянии удовлетворить суточную потребность в пищевом и кормовом протеинах по экономическим и социальным причинам, поэтому растет интерес к источникам альтернативного белка. Настоящее сообщение представляет результаты получения белкового концентрата на основе биомассы термотолерантных дрожжей K. marxianus , выращиваемой на малоиспользуемом в биоконверсии отходе масличного производства - лузге подсолнечника. Дрожжи этого вида повышают усвояемость кормов, используются в пищевой промышленности при ферментации соевого молока, мягкого сыра и в качестве усилителя вкуса. Целью исследования была разработка технологии получения белкового концентрата из дрожжевой биомассы K. marxianus и обоснование целесообразности его применения в качестве кормовой и пищевой добавки. Штамм K. marxianus Y-4570 отобран в результате скрининга на ферментолизате подсолнечной лузги как наиболее продуктивный по накоплению биомассы (до 30 г/л) и сырого протеина (59,29±2,96 %). Для получения белковой биомассы дрожжи культивировали многоцикличным полунепрерывным способом в лабораторном ферментере на солевой среде с ферментолизатом лузги подсолнечника. Были определены технологические параметры, позволяющие получить белковый концентрат, содержащий не менее 60 % истинного белка, не более 2 % липидов и не более 2 % нуклеиновых кислот. Биомассу обезжиривали 60 % этиловым спиртом с гидромодулем 1:2,5 при температуре 60 °С в течение 1 ч. Остаточное содержание липидов - 1,94±0,09 %. Денуклеинизацию проводили методом активации собственных эндонуклеаз клетки при температуре 40-60 °С. Нуклеиновые кислоты удаляли при температуре 50 °С, гидромодуле 1:7 в течение 1 ч. Остаточное содержание нуклеиновых кислот - 1,97±0,10 %. Готовый продукт содержит 65,94±3,14 % истинного белка, что удовлетворяет требованиям, предъявляемым к белковым концентратам. Анализ аминокислотного состава белкового концентрата показал, что содержание практически всех незаменимых аминокислот превосходит таковое в исходной дрожжевой биомассе, за исключением глицина, лейцина и гистидина. За счет уменьшения содержания липидов и нуклеиновых кислот, а также за счет концентрирования веществ, содержащихся в исходной биомассе при уменьшении массовой доли влаги на этапе высушивания, происходит относительное увеличение содержания аминокислот. Белковый концентрат на основе биомассы дрожжей K. marxianus Y-4570 предназначен для использования в качестве кормовой и пищевой добавки с целью обогащения продуктов незаменимыми аминокислотами.
Бесплатно
Статья научная
Биогербициды должны проявлять стабильную эффективность в полевых условиях, обладать специфичностью и скоростью действия, быть совместимыми с другими препаратами и востребованными на рынке. Основой микогербицидов может служить как мицелий, так и конидии фитопатогенных грибов. Мицелий менее устойчив к сушке, чем конидии. В то же время технологический процесс получения конидий зачастую сложнее, а эффективность в полевых условиях менее стабильна, чем у мицелия. Фитопатогенный гриб Stagonospora cirsii J.J. Davis, вызывающий заболевание пятнистости листьев у корнеотпрысковых сорных растений семейства Asteraceae, рассматривается как потенциальный микогербицид, предназначенный для борьбы с бодяком полевым Cirsium arvense (L.) Scop. В настоящей работе мы впервые показали, что, манипулируя составом жидкой питательной среды, можно существенно повысить патогенность мицелия гриба S. cirsii и его толерантность к высушиванию. Цель исследования - получить высокий выход вирулентного мицелия S...
Бесплатно
Получение гаплоидных растений Rubus arcticus L. методом культуры микроспор in vitro
Статья научная
Княженика арктическая ( Rubus arcticus L.) - ценная ягодная культура, которая используется в качестве плантационной культуры относительно короткое время. Княженика арктическая служит донором ремонтантности при межвидовой гибридизации с Rubus idaeus L., однако передает потомству низкую урожайность. Основное направление селекции R. arcticus - повышение урожайности растений, в связи с чем особое значение имеет ускорение селекционного процесса. Добиться этого можно, используя растения с удвоенным гаплоидным набором хромосом. В настоящей работе нами впервые были получены гаплоидные растения-регенеранты R. arcticus в культуре микроспор, подобрана концентрация 6-бензиламинопурина и источник углеводного питания для индукции эмбриоидогенеза. Цель нашего исследования состояла в разработке методики получения гаплоидных растений Rubus arcticus в культуре микроспор. В опытах использовали сорта княженики арктической, выведенные селекционерами в Финляндии (Pima, Mespi) и Швеции (Astra)...
Бесплатно
Статья научная
Криоконсервирование репродуктивных клеток самцов рыб - актуальное направление в стратегии сохранения генетического биоразнообразия и в аквакультуре. Жизнеспособность криоконсервированной спермы обычно подтверждают оплодотворением яйцеклеток рыб в лабораторных условиях, но дальнейших наблюдений за полученной молодью не проводят. В настоящем исследовании впервые проанализированы поведенческие реакции предличинок, личинок и молоди русского осетра ( Acipenser gueldenstaedtii von Brandt & Ratzeburg 1833) при использовании размороженной спермы для оплодотворения икры и доказана физиологическая полноценность развивающихся особей. Икру получали в производственных условиях от самки русского осетра массой 20 кг и длиной 142 см, рабочая плодовитость - 229500 икринок. Одну часть икры оплодотворили размороженной спермой русского осетра, хранившейся в криобанке 2 года, другую - нативной спермой по стандартной заводской технологии (контроль). Вылупившихся предличинок учитывали сплошным поштучным методом...
Бесплатно
