Статьи журнала - Сельскохозяйственная биология
Все статьи: 1689
Поиск генов, ассоциированных с возрастом начала яйцекладки у кур-несушек (Gallus gallus L.)
Статья научная
Возраст начала яйцекладки - важный селекционный признак, учитываемый при разведении сельскохозяйственной птицы, особенно при получении высокопродуктивных яичных кроссов. Выравненность по этому показателю в популяции кур-несушек, используемой в условиях промышленного производства яиц, приобретает особую актуальность, так как позволяет синхронизировать продолжительность продуктивного использования птицы и повысить общую яичную продуктивность стада. Начало периода яйцекладки зависит от ряда факторов и связано прежде всего с наступлением половой зрелости самок. На сельскохозяйственной птице в ряде исследований (в том числе полногеномных) показана генетическая обусловленность этого признака и выявлены соответствующие генетические маркеры для срока полового созревания и снесения первого яйца у несушек. Тем не менее этот вопрос все еще требует изучения с учетом особенностей видов, пород, кроссов, популяций. Мы провели полногеномные ассоциативные исследования (genome-wide association studies, GWAS) возраста начала яйцекладки у кур (Gallus gallus) F2 ресурсной популяции на основании данных полногеномного генотипирования. Цель работы - поиск однонуклеотидных полиморфизмов (single nucleotide polymorphisms, SNPs) и идентификация генов, ассоциированных у кур-несушек с началом периода продуктивного использования. Исследования проводили на курах F2 модельной ресурсной популяции (n = 95), полученной посредством скрещивания двух пород, контрастных по показателям яичной продуктивности, - русская белая и белый корниш (физиологический двор ФГБНУ ФИЦ животноводства - ВИЖ им. академика Л.К. Эрнста, 2023-2024 годы). Птицу F2 ресурсной популяции генотипировали с использованием чипов средней плотности Illumina Chicken 60K SNP iSelect BeadChip («Illumina, Inc.», США). Для оценки возраста начала яйцекладки проводили индивидуальный учет показателей яичной продуктивности. В возрасте 12 нед птицу переводили на индивидуальное клеточное содержание. Возрастом начала яйцекладки считали возраст снесения полноценного яйца. На основании полученных генотипических и фенотипических экспериментальных данных выполнили GWAS анализ, используя программное обеспечение PLINK 1.9 (https://www.cog-genomics.org/plink/). Полученная F2 ресурсная популяция кур-несушек характеризовалась высокой вариабельностью возраста начала яйцекладки: внутрипопуляционные различия по этому показателю достигали 58,2 %. На основании проведенного GWAS анализа идентифицированы однонуклеотидные полиморфизмы и гены-кандидаты, ассоциированные с началом яйцекладки у кур исследованной F2 ресурсной популяции. Установлено 8 значимых SNPs (p -4), связанных с изученным показателем и локализованных на хромосоме GGA3. В области обнаруженных SNPs мы выявили 60 генов, в том числе 4 гена, совпадающих с позициями этих SNPs, - AIDA, NKAIN2, LIN9 и MAP4K3 . Результаты исследования могут быть использованы в геномной селекции кур на повышение яичной продуктивности и продуктивного потенциала.
Бесплатно
Статья научная
Живая масса - один из важнейших экономически полезных признаков, характеризующийся сложным наследованием, поэтому поиск генетических механизмов, влияющих на ее формирование, вызывает повышенный научный интерес. В настоящей работе впервые представлены результаты анализа полногеномных ассоциаций в ресурсной популяции овец ( Ovis aries ) возвратных кроссов (романовская × катадин) × романовская, живая масса которых фиксировалась в возрастной динамике, а SNP-профили были получены с помощью высокоплотного ДНК-чипа. В результате были идентифицированы 38 SNP, достоверно ассоциированных с живой массой (p
Бесплатно
Поиск геномных областей, несущих летальные рецессивные варианты у свиней породы Дюрок
Статья научная
Эмбриональные потери у свиней достигают 30 %, и необходимость их снижения не вызывает сомнений. В качестве одного из генетических факторов, обусловливающих эмбриональную смертность, рассматриваются LoF (loss of function) мутации, которые в гомозиготном состоянии приводят к терминации синтеза белка или синтезу нефункциональных белков. Если у крупного рогатого скота проводится интенсивный поиск LoF мутаций, то у свиней такие исследования носят менее масштабный характер. Полногеномные методы анализа с использованием SNP (single nucleotide polymorphism) чипов средней и высокой плотности, равномерно охватывающих весь геном, позволяют применять новые подходы для идентификации позиционных кандидатов для летальных рецессивных аллелей. Один из таких подходов - анализ степени неравновесия по сцеплению (LD) аллелей SNP маркеров. В представленной работе с использованием анализа степени неравновесия по сцеплению мы впервые провели поиск областей в геноме, которые могут быть связаны с летальными рецессивными эффектами у свиней породы дюрок, и выявили ряд наиболее значимых однонуклеотидных полиморфизмов, локализованных в пределах генов и играющих важную роль в различных физиологических процессах. Нашей целью был поиск областей, несущих презумптивно летальные рецессивные варианты у свиней ( Sus scrofa ) породы дюрок, на основании анализа неравновесия по сцеплению аллелей в SNP локусах. Исследования проводили на 715 хрячках (ООО «Селекционно-гибридный центр», Воронежская обл.) в 2017-2019 годах. Полногеномное генотипирование осуществляли с использованием ДНК-чипов Porcine GGP HD («Neogene/Illumina, Inc.», США), содержащих около 70 тыс. SNP. По результатам контроля качества для анализа был отобран 42981 полиморфный SNP. Поиск референтных последовательностей (reference sequence, rs) и уточнение их локализации проводили в базе данных Ensembl (http://www.ensembl.org). Функциональные аннотации генов выполняли с использованием базы данных GeneCards (http://www.genecards.org). Анализ сохранения генетического равновесия показал наличие 990 SNP с отсутствием одного из гомозиготных генотипов (2,30 % от общего числа полиморфных SNP), которые были распределены между всеми хромосомами свиней, в том числе 205 SNP, находившихся в неравновесии по сцеплению (0,48 %). Наибольшей долей SNP, которые находились в неравновесии по сцеплению, характеризовались хромосомы SSC9 (0,85 %), SSC5 (0,77 %), SSC7 (0,68 %) и SSC2 (0,68 %), наименьшей - хромосомы SSC13 (0,28 %), SSC4 (0,29 %) и SSC10 (0,30 %). Для 52 SNP, 25 из которых были локализованы внутри генов, различия в частоте наблюдаемой и ожидаемой гетерозиготности оказались статистически значимы (p function show_abstract() { $('#abstract1').hide(); $('#abstract2').show(); $('#abstract_expand').hide(); }
Бесплатно
Статья научная
Спорынья зерновых культур, вызываемая грибом Claviceps purpurea (Fr.) Tul., - прогрессирующее заболевание ржи и пшеницы. Создание устойчивых сортов - один из эффективных способов решения этой сложной проблемы. В настоящей работе мы впервые установили состав и содержание эргоалкалоидов (ЭА) в склероциях кировской популяции C. purpurea. Показана слабая положительная связь между суммарным содержанием ЭА в склероциях (токсичность) и поражением 100 новых сортов ржи и пшеницы спорыньей (патогенность). Для селекции этих культур выявлены эффективные генетические источники, сочетающие устойчивость к поражению грибом C. purpurea и сниженное накоплению ЭА в образуемых на растениях склероциях гриба. Цель работы - определение суммарного содержания и состава эргоалкалоидов в склероциях C. purpurea , собранных с озимой ржи и яровой мягкой пшеницы в Кировской области, и выявление генотипов, у которых проявляется устойчивость к спорынье и в склероциях не накапливаются ЭА гриба. Полевые исследования проводили в ФГБНУ Федеральный аграрный научный центр Северо-Востока им. Н.В. Рудницкого (ФАНЦ Северо-Востока) в 2017-2019 годах. Материалом служили 26 новых диплоидных (×2) сортов озимой ржи ( Secale cereale L.) и 20 сортов яровой мягкой пшеницы ( Triticum aestivum L.) селекции ФАНЦ Северо-Востока, а также 34 и 20 образцов этих культур из мировой коллекции ФИЦ Всероссийский институт генетических ресурсов растений им. Н.И. Вавилова (ВИР). Растения инокулировали водной суспензией конидий C. purpurea. Использовали природные изоляты конидий патогена, выделенные из свежесобранных на территории Кировской области склероциев ржи и пшеницы. Концентрация спор в инокуляте - 3×106 кониций/мл. Инокулировали по 10-15 растений в 3-кратной повторности. Для характеристики сортов использовали два показателя: поражение (доля растений со склероциями в выборке, %) и засоренность зерна склероциями (содержание склероциев в зерновой пробе, % по массе). Отобранные склероции использовали для биометрических исследований (масса, крупность) и анализа ЭА. Устойчивость сортов к спорынье оценивали на основании шкалы T. Miedaner с соавторами. Содержание ЭА и их состав в склероциях кировской популяции гриба C. purpurea определяли в ФИЦ ПНЦ БИ РАН Институте биохимии и физиологии микроорганизмов им. Г.К. Скрябина РАН (г. Пущино). Анализ экстрактов осуществляли методом тонкослойной хроматографии (ТСХ) на пластинках силикагеля (Silica gel F254, «Merck», Германия). ЭА обнаруживали по поглощению или флуоресценции в УФ-свете (λ = 264 нм) и после опрыскивания пластин реактивом Эрлиха. Метаболиты идентифицировали методом тонкослойной хроматографии со стандартными образцами и с помощью данных УФ-спектроскопии и масс-спектрометрии. Суммарное содержание ЭА в экстрактах определяли спектрофотометрически при λ = 313 нм. Установлено, что тестируемый генофонд был в основном восприимчив к спорынье. У пшеницы выявили два иммунных сорта (Новосибирская 18 и новая линия Т-66) и 13 - относительно устойчивых с поражением не более 5,2 % и примесью склероциев в зерне не более 0,3 %, в то время как у наиболее восприимчивого (индикаторного) сорта эти показатели составили 21,7 и 1,5 %. У озимой ржи иммунные формы отсутствовали, а у 10 сортов поражение варьировало от 5,8 до 33,0 %, засоренность зерна склероциями - от 0,3 до 1,4 % (у индикаторного сорта соответственно 100 и 37,0 %). У 30 различных по восприимчивости к спорынье сортов ржи и пшеницы проанализирован состав и содержание ЭА в склероциях гриба C. purpurea . Состав ЭА был одинаковым и состоял из эргокристина, эрготамина и его стереоизомера эрготаминина. Только у казахстанского сорта пшеницы Самгау был идентифицирован один эрготамин. В склероциях, собранных с растений ржи, количество ЭА изменялось от 0 до 0,36 % от их массы, с пшеницы - от 0 до 2,40 %. Обнаружено, что 9 новых популяций ржи селекции ФАНЦ Северо-Востока и 4 сорта пшеницы не накапливали ЭА. Выявлена слабая отрицательная зависимость (p = 0,05) между массой одного склероция и накоплением ЭА: у озимой ржи r = -0,46, у яровой пшеницы r = -0,32. Не установлено значимой связи между токсичностью и патогенностью гриба C. purpurea , о чем свидетельствует коэффициент корреляции между поражением спорыньей и содержанием ЭА у ржи, который составил r = 0,22 (p = 0,05). Тем не менее информация о содержании ЭА важна для поиска иммунологически и селекционно ценных генотипов, сочетающих устойчивость к поражению спорыньей со способностью подавлять накопление ЭА. Этим свойством выделились немецкий сорт пшеницы Epos и новые популяции ржи Румба, Гармония и Симфония.
Бесплатно
Статья научная
Интенсификация сельского хозяйства делает необходимым применение биологических средств защиты растений от вредных насекомых и фитопатогенов. Наибольший интерес представляют препараты на основе энтомопатогенных бактерий Bacillus thuringiensis, обладающие селективным действием, безопасные для человека, теплокровных животных и окружающей среды. Высокие адаптивные возможности В. thuringiensis обусловливают широкое распространение этого вида. В статье представлены результаты выделения В. thuringiensis из природных субстратов в Ленинградской области. Были собраны 30 образцов почвы, листьев картофеля, больных и погибших насекомых и др. Методом истощающегося мазка проводили рассев образцов из разных субстратов на рыбный агар. После просмотра более 3500 выросших колоний по морфологическим признакам отобрали 86 культур. Микроскопирование мазков с использованием черного анилинового красителя показало, что 12 из 86 изученных изолятов наряду со спорами образуют кристаллы эндотоксина разной формы...
Бесплатно
Статья научная
Геномы современных популяций сельскохозяйственных животных формировались под влиянием длительной селекции, следы которой можно детектировать с помощью биоинформатических подходов. Так, для анализа инбридинга в популяциях сельскохозяйственных животных используют сегменты гомозиготности (runs of homozygosity, ROH). Более того, ROH подходят для выявления признаков отбора через островки ROH. Распределение сегментов гомозиготности в геномах групп коз, разводимых на территории России, было изучено нами ранее, однако информация о признаках отбора в геноме этих групп коз до сих пор отсутствует. В настоящей работе впервые проведен поиск следов селекции в геномах пород и популяций коз, разводимых в России. Идентифицированы гены, локализованные в островках ROH на CHI12, CHI18, CHI25. Среди генов выявлены функциональные кандидаты, ассоциированные с шерстной (IFT88, CUX1) и молочной (LATS2) продуктивностью, регулирующие метаболизм (LCAT, PLA2G15, SMPD3), рост (SLC12A4, SH2B2) , репродуктивные (MRPL57, MICU2, SAP18) и иммунно-адаптивные функции (DDX28, IL17D) . Цель исследования - выявить геномные регионы, находящиеся под давлением селекции в российских популяциях коз, используя поиск островков ROH. Выборка коз (Capra hircus L.) включала следующие породы: алтайскую белую пуховую (n = 20), горноалтайскую пуховую (n = 33), дагестанскую пуховую (n = 34), дагестанскую шерстную (n = 20), оренбургскую (n = 32) и советскую шерстную (n = 29), а также популяцию местных карачаевских коз (n = 36). Геномные исследования популяций зааненской породы, разводимой в России, были проведены нами ранее, поэтому в представляемой работе SNP-профили зааненской породы (n = 33) были использованы как группа сравнения. ДНК выделяли из ушных выщипов с помощью набора ДНК-Экстран-2 (ООО «НПФ Синтол», Россия). SNP-профили были сгенерированы с использованием ДНК-чипа Illumina Goat SNP50 BeadChip («Illumina, Inc.», США) в рамках нашего предыдущего исследования. Работу проводили на базе ЦКП «Биоресурсы и биоинженерия сельскохозяйственных животных» ФГБНУ ФИЦ ВИЖ им. академика Л.К. Эрнста в 2021-2024 годах. Индивидуальная генетическая сеть была построена по принципу ближайшего соседа (Neighbor Net) в программе SplitsTree 4.14.5. Для поиска ROH в геноме исследуемых коз использовали метод последовательных прогонов, реализованный в пакете R «detectRUNS». В качестве индикаторов островков ROH были отобраны перекрывающиеся сегменты с минимальной длиной ROH в 0,3 Мb, которые встречались у более чем 50 % особей внутри своей группы. Поиск генов-кандидатов, локализованных внутри островков ROH, осуществляли с помощью онлайн-инструмента Genome Data Viewer (NCBI) по сборке генома домашних коз CHIR_1.0 (GCF_000317765.1). Генная онтология была проанализирована с использованием онлайн-ресурса DAVID (Database for Annotation, Visualization and Integrated Discovery). Островки ROH были обнаружены на 12-й хромосоме (CHI12) у горноалтайской, советской шерстной и дагестанской пуховой пород, а также на CHI18 и CHI25 у горноалтайской и алтайской белой пуховой пород. Во всех островках ROH были идентифицированы и аннотированы гены. Островок ROH на CHI12 включал 13 общих для четырех пород генов, среди которых наиболее значимыми были LATS2 (активация лактогенеза и потенциальное влияние на репродукцию), IL17D (функция иммунитета), IFT88 (ассоциация с тониной кашемировых волокон), MRPL57 (регуляция фолликулярной фазы эстрального цикла), MICU2 и SAP18 (развитие яичников и эмбрионов, спермиогенез). Внутри островка ROH на CHI18 были локализованы 16 генов, регулирующих липидный метаболизм (LCAT, PLA2G15 и SMPD3), вовлеченных в формирование реакции на гипоксию (DDX28) и связанных с развитием мышечных волокон (SLC12A4). Геномный регион на CHI25 включал гены PRKRIP, SH2B2, CUX1 и POLR2J, среди которых наиболее перспективными были CUX1, регулирующий развитие волосяных фолликулов, и SH2B2, ассоциированный с ростом и размерами туловища. Таким образом, наше исследование расширяет понимание геномной архитектуры российских локальных пород и популяций коз.
Бесплатно
Статья научная
В последнее время растет интерес к замещению традиционных источников белка в рационе домашней птицы гидролизатами вторичных продуктов животноводства, в частности птицеводства, где отходы при убое и переработке (перо, кишечник, кровь, головы, ноги, мясокостный остаток) составляют до трети живой массы птицы. Ранее мы разработали двухстадийную технологию получения легкоусвояемых белковых кормовых добавок из вторичных продуктов убоя и переработки птицы на основе ферментативных гидролизатов пера и коллагена костного остатка. В настоящем исследовании впервые доказано, что замещение рыбной муки в рационах бройлеров этими кормовыми добавками обеспечивает быстрое увеличение живой массы, а мясо бройлеров по белковому и аминокислотному профилям, содержанию небелкового, пептидного и остаточного азота, жирнокислотному составу и технологическим свойствам соответствует требуемым показателям. Целью работы была сравнительная оценка качества мяса цыплят-бройлеров кросса Ross 308 при выращивании до 38- и 49-суточного возраста на стандартном (полнорационный комбикорм на основе рыбной муки, I группа) и трех экспериментальных рационах (II группа - замещение рыбной муки ферментативным гидролизатом пера, III - гидролизатом коллагенсодержащего сырья, IV - смесью гидролизатов с добавлением 0,2 % пробиотического препарата Бацелл-М и 0,5 % пшеничных отрубей). Опыты проводили в условиях вивария (Селекционно-генетический центр «Загорское ЭПХ», Московская обл., 2019 год; группы по n = 35). Установлено, что замещение рыбной муки ферментативным гидролизатом кератинсодержащих отходов повышает живую массу птицы на 8,78-10,89 % по сравнению с контрольной (р ≤ 0,001). В грудных мышцах бройлеров содержание пептидного азота в I и IV группах возрастало с 0,07 % в возрасте 38 сут до 0,27 и 0,35 % в возрасте 49 сут. С удлинением периода выращивания число белковых фракций в мясе бройлеров (молекулярные массы от 100 до менее 20 кДа) увеличивалось независимо от рациона птицы. Как в 38-, так и в 49-суточном возрасте и независимо от рациона содержание незаменимых аминокислот изолейцина, лейцина, валина и фенилаланин в грудных мышцах было выше, чем в бедренных. В IV группе (смесь гидролизатов с добавлением пробиотика и пищевых растительных волокон) усвояемость незаменимых аминокислот грудных мышц при более длительном выращивании возросла с 81,78 % (возраст убоя 38 сут) до 90,29 % (возраст убоя 49 сут), что было выше, чем в других группах. Определение биологической ценности мяса показало, что более сбалансированное соотношение незаменимых аминокислот характерно для грудных мышц бройлеров из контрольной группы на 38-е сут (коэффициент различия аминокислотного скора 70,53 %) и IV группы на 49-е сут (коэффициент различия аминокислотного скора 66,48 %). В бедренных мышцах наиболее сбалансированное соотношение незаменимых аминокислот отмечено в III и IV группах: в III группе - 59,69 % (38 сут), в IV - 61,43 % (49 сут). Значительных различий по содержанию жирных кислот в мясе цыплят-бройлеров в зависимости от рациона питания птицы мы не установили. Таким образом, полученные результаты свидетельствуют, что применение новых кормовых добавок из ферментативных гидролизатов пера и коллагена в рационах цыплят-бройлеров позволяет получать мясо птицы с требуемыми показателями качества.
Бесплатно
Показатели кормового поведения как новые селекционные признаки в разведении свиней
Статья научная
Селекция свиней по откормочным, мясным и воспроизводительным качествам как главным критериям отбора реализована в практике разведения достаточно давно. Однако учитываемый при этом комплекс признаков продуктивности не включает ряд важных экономических показателей, в частности эффективность использования корма и поведенческие характеристики животных. В настоящее время переход к массовому тестированию животных на автоматических кормовых станциях служит наиболее точным методом оценки конверсии корма и сопутствующих показателей кормового поведения. В представленной работе впервые на российской популяции свиней породы дюрок установлена возможность использования значений остаточного потребления корма для повышения результативности отбора особей при непосредственном учете параметров кормового поведения. При одинаковой интенсивности выращивания свиней встречаются животные, по-разному использующие энергию корма. Эти различия генетически обусловливают около 20 % изменчивости, что подтверждает значимость показателя в тандемной селекции свиней на одновременное улучшение характеристик кормового поведения и конверсии корма. Целью работы было изучение генетической взаимосвязи признаков кормового поведения с эффективностью использования корма, оцененной по показателю остаточного потребления корма. Исследования проводили на базе СГЦ «Топ Ген» (Воронежская обл., п. Верхняя Хава, 2017-2019 годы) на 800 хрячках ( Sus scrofa ) породы дюрок, меченных электронными чипами. Потребление корма учитывали индивидуально, используя автоматические кормовые станции. Регистрировали показатели кормового поведения, среднесуточные приросты живой массы (ADG) и конверсию корма (FCR), оценивали откормочные качества. Для элиминации влияния факторов выращивания на изучаемые признаки проводился регрессионный анализ для корректировки конверсии корма, а также расчет генетических и паратипических варианс. Значения отклонений от прогнозируемого потребления корма (RFI) были получены на основе разности фактического и прогнозируемого среднесуточного потребления корма с учетом средней метаболической массы и прироста массы животных по уравнению множественной линейной регрессии. Средние значения и наследуемость основных селекционных признаков: конверсия корма - 2,20±0,02 кг/кг (h2 = 0,214, для скорректированной величины), среднесуточное потребление корма - 2,51±0,14 кг/сут (h2 = 0,221), число посещений станции - 7,9±0,1 ед. (h2 = 0,494), масса съеденного корма за посещение - 0,372±0,005 кг (h2 = 0,284), длительность поедания корма за посещение - 11,3±0,2 мин (h2 = 0,168), скорость поедания - 35,4±0,3 г/мин (h2 = 0,269). Для RFI коэффициент наследуемости составил h2 = 0,215. По соотношению RFI и ADG были установлены желательные группы хрячков породы дюрок с отрицательными или низкими значениями RFI: -254,9 и -276,2 г против +266,8 и +353,9 г для положительных RFI. Особи, показавшие высокие приросты живой массы (1057 г/сут) при пониженном потреблении корма (2,34 кг/сут), могут служить основой для создания специализированной линии свиней, с высокой эффективностью использующих энергию корма для роста. Такие хрячки в сравнении со сверстниками, имеющими положительные значения RFI, достоверно выделялись лучшими показателями FCRcorr (-0,15 и -0,24 кг/кг), толщины шпика (-1,90 и -2,49 мм), площади мышечного глазка (+4,57 и +6,10 см2); для времени нахождения на станции различия составляли -2,8 и -8,0 мин, для числа посещений - +1,7 и +2,0 ед., для затраченного времени на одно посещение - -2,7 и -4,2 мин. То есть более частое посещение кормовых станций животными при более низких временных затратах пребывания в станке способствовало более эффективному потреблению комбикормовой смеси. Для оценок племенной ценности показателей кормового поведения были обнаружены аналогичные закономерности в части характеристики желательной группы животных по RFI и сравниваемых аналогов. Большее количество съеденного корма компенсировало имеющиеся различия между фенотипом и генотипом по числу посещений станции и скорости потребления корма вследствие выявленных генетических корреляций с RFI - соответственно r g = 0,702 и r g = 0,033. Таким образом, признаки кормового поведения свиней наравне с прогнозируемым потреблением корма могут быть использованы в процессе улучшения популяций свиней по экономическим и хозяйственно ценным показателям.
Бесплатно
Показатели продуктивности у разных сортов и видов хурмы Diospyros L. в условиях Краснодарского края
Статья научная
Представлены результаты испытаний сортов хурмы восточной Diospyros kaki L. на различных географических участках вне субтропической зоны Краснодарского края. Приведены данные по продуктивности и зимостойкости сортов хурмы в зависимости от места произрастания. Культура демонстрирует пластичность к агроэкологическим условиям, что указывает на экономическую и экологическую целесообразность производства плодов хурмы.
Бесплатно
Статья научная
На этапе прорастания злаков первым развивается колеоптиль - ювенильный орган, выполняющий важную функцию защиты настоящего листа. Механизмы регуляции роста и развития колеоптиля во многом не исследованы. Особого внимания заслуживает его формирование у проростков риса, способных развиваться в условиях недостатка кислорода. В представленной работе впервые продемонстрировано значение скорости роста и жизнеспособности колеоптилей проростков риса при затоплении в определении устойчивости растений и их развития в последующем онтогенезе. Цель работы заключалась в оценке скорости роста и жизнеспособности колеоптилей в условиях затопления у образцов риса ( Oryza sativa L.) из коллекции Федерального научного центра риса (ФНЦ риса). В работе использовали семена 36 сортов и форм, в том числе 24 сорта отечественной селекции (Аметист, Анаит, Велес, Виола, Вита, Гамма, Жемчуг, Красноармейский 313, Кубань 3, Лидер, Наташа, Новатор, Олимп, Привольный 4, Рапан, Регул, Соната, Спринт, Титан, Уссур, Фонтан, Хазар, Шарм, Южная ночь), один сорт из Узбекистана (Девзра), три сорта из Китая (Xiannui, Zhongyon, Zhongyon 207) и восемь образцов из Международного института риса (International Rice Research Institute, Филиппины) (AA WAB 56-125, HHZ11 Y6-Y2-SUB1, HHZ8 SAL 14 SUB1, HHZ9 DT12 SUB1, IR 50, IR14 L 110, Kirkpinar, ПВ-1 IRBLSH). Первичное тестирование интенсивности роста растений проводили в полевом опыте в коллекционном питомнике (оросительная система ФНЦ риса). Для серии лабораторных исследований семена поверхностно стерилизовали и замачивали в горячей воде (55 °С) на 1 ч. Далее по 50 семян контрольных образцов помещали в эмалированный поддон на стеклянные мостки, покрытые марлей. В поддон наливали 4 % питательный раствор Кнопа, накрывали стеклом и проращивали в условиях нормального доступа воздуха. Семена опытных вариантов для создания гипоксии помещали в емкости объемом 750 мл и заливали тем же раствором под самый верх; емкости герметично закрывали крышкой. В обоих вариантах растения выращивали в течение 4 сут при 29 °С в темноте. Для измерения длины колеоптилей проростки раскладывали в чашки Петри, сканировали с помощью HP ScanJet G2710 («Hewlett-Packard», США) и оцифровывали изображения в программе ImageJ (версия 1.8.0_172; https://imagej.nih.gov/ij/download.html). После сканирования по 5 колеоптилей из контрольных и опытных вариантов использовали для определения жизнеспособности в тесте по восстановлению солей тетразолия. По результатам опытов к быстрорастущим были отнесены сортам Спринт и Кубань 3, длина колеоптилей у которых достигала 19-25 мм как при нормоксии, так и при гипоксии. В группу медленнорастущих вошли три сорта филиппинской селекции, несущие аллель SUB1A (HHZ11 Y6-Y2-SUB1, HHZ8 SAL 14 SUB1, HHZ9 DT12 SUB1), китайский сорт Xiannui и отечественные сорта Аметист, Жемчуг, Наташа, Рапан и Южная ночь. Для этой группы было характерно подавление роста колеоптилей под действием гипоксии в 2,5-3,0 раза. Нужно отметить наличие положительной корреляции между длиной колеоптиля при нормоксии и гипоксии (r = 0,70, p = 10-6), то есть формы, активно растущие в аэробной среде, быстро росли и при затоплении. Последующий детальный анализ роста колеоптилей в условиях гипоксии показал, что изменения роста соответствовали нескольким паттернам. Наиболее распространенной реакцией на гипоксию колеоптилей риса (I паттерн) было подавление роста с сохранением небольшой части растений, продолжавших рост. Именно в эту группу вошли все филиппинские сорта - носители аллеля SUB1A . В другой группе (II паттерн) длина колеоптилей под действием гипоксии превышала таковую при нормоксии. Примерно половина растений, использующих III паттерн, замедляла рост, а другая часть продолжала расти как при нормоксии. Растения, использующие IV паттерн, показали наименьшие изменения распределения. Только у сорта Спринт наблюдались черты стратегии избегания (LOES, low oxygen escape syndrome), связанные с усилением роста, хотя оно было несильным. Уникальным V паттерном обладал сорт Южная ночь, у которого колеоптили проростков медленно росли как в контроле, так и при затоплении. В условиях гипоксии у всех протестированных форм жизнеспособность значительно снижалась. У наиболее быстрорастущих сортов (Спринт, Кубань 3) интенсивность окрашивания при использовании солей тетразолия была выше как в контроле (в 6 раз), так и в опыте (в 2 раза) по сравнению с медленнорастущими формами (Аметист, Южная ночь, филиппинские SUB1A -сорта). Полученные данные позволяют заключить, что удлинение колеоптиля коррелировало с интенсивностью метаболизма и устойчивостью к затоплению, а следовательно, может быть использовано в качестве критерия для оценки реакции сортов и форм риса на недостаток кислорода.
Бесплатно
Полилокусное генотипирование крупного рогатого скота по участкам гомологии к ретротранспозонам
Статья научная
Задачи интенсификации животноводства привели к необходимости развития генетических методов селекционной оценки животных (genomic breeding values - GBV). В этих целях применяются подходы, основанные на выявлении ассоциаций изменчивости признаков продуктивности животных в связи с полиморфизмом разных геномных элементов, начиная от микросателлитных локусов до миллионов мононуклеотидных полиморфизмов при полногеномном секвенировании. Несмотря на большой объем накопленных данных до сих пор остаются актуальными разработки относительно простых, быстрых и доступных для интерпретации методов полилокусного генотипирования (геномного сканирования) для решения таких традиционных проблем, как выявление «генофондного стандарта» пород, и задач геномной селекции. Одним из таких методов полилокусного генотипирования может быть использование мобильных генетических элементов (наиболее полиморфных геномных участков) в качестве «якорных» последовательностей. В этом отношении особый интерес представляют видоспецифичные ретротранспозоны, которые встречаются в геноме крупного рогатого скота с высокой частотой, такие как L1_BT LINE и эндогенный ретровирус ENV1_BT. В этой связи целью настоящей работы был сравнительный анализ полиморфизма участков геномной ДНК, фланкированных инвертированными повторами нуклеотидных последовательностей, гомологичных фрагментам этих ретротранспозонов, у специализированных молочных пород (айрширский и черно-пестрый голштинизированный скот) и мясной калмыцкой породы. Выявленный нами ранее продукт рекомбинации между ними оказался консервативным у исследованных пород, что, по-видимому, свидетельствует о древности его формирования. Поскольку генетические взаимоотношения, выявленные на основании анализа распределения и полиморфизма длин участков ДНК, фланкированных инвертированными повторами ENV1_BT, демонстрируют существенные различия между специализированными молочными и местной мясной породами, но характеризуются низкой внутрипородной изменчивостью, это позволяет прийти к заключению об относительно низкой транспозиционной активности ENV1_BT. Значения полиморфного информационного содержания (PIC) спектров, полученных с праймером к участку энлогенного ретровируса ERV1_BT, варьировали у разных пород от 0,075 до 0,089. Распределение инвертированных повторов участков гомологии к L1_BT имело другой характер и оказалось неодинаковым у разных пород и внутри пород, значения PIC были существенно выше и варьировали от 0,062 до 0,260. Таким образом, использование мобильных генетических элементов для полилокусного генотипирования оказывается эффективным при решении задач частной генетики и селекции животных, однако зависит от транспозиционной активности этих элементов. Судя по полученным данным, для оценок генетической дифференциации пород и выявления «генофондного стандарта» удобными маркерами представляются инвертированные повторы ENV1_BT, а при изучении индивидуальной внутрипородной изменчивости с этой целью следует использовать более транспозиционно активные элементы L1_BT.
Бесплатно
Статья научная
В последние годы в связи с наблюдаемыми изменениями климата и ухудшением водообеспеченности посевов особое внимание проявляется к разработке влагонабухающих полимеров и оптимизации режимов их применения. В представленной работе проведено испытание отечественного гидрогеля Ритин-10 (ООО «РИТЭК-ЭНПЦ», г. Электрогорск, Россия) в сравнении с полимером Aquasorb («SNF s.a.s.», Франция) в условиях России и Казахстана на посевах яровой и озимой пшеницы. Влияние гидрогеля Ритин-10 на водообеспечение растений яровой пшеницы (сорт Эстер) исследовали в полевом эксперименте (2011 год) при внесении в почву из расчета 400 кг/га в сочетании с разными дозами азотных удобрений (N60, N90 и N120). Анализ влажности почвы в разные периоды вегетации показал, что гидрогель Ритин-10 достоверно (р
Бесплатно
Полимерные гидрогели в сельском хозяйстве (обзор)
Статья обзорная
Полимерные гидрогели (ПГГ) формируются при набухании трехмерно сшитых гидрофильных полимеров и характеризуются, как правило, высокой влагоудерживающей способностью (K. Rop с соавт., 2019; N. Singh с соавт., 2021; A. Sikder с соавт., 2021). Влагоемкость и возможность пролонгированного высвобождения удобрений, пестицидов и биопрепаратов делает их перспективными для использования в сельском хозяйстве (P. Rychter с соавт., 2016; A. Sikder с соавт., 2021). ПГГ снижают необходимость частой ирригации, увеличивают скорость прорастания семян, рост растений, приживаемость рассады, усиливают рост корней, предотвращают эрозию почвы, передозировку пестицидов и удобрений (N. Singh с соавт., 2021). По происхождению ПГГ делятся на синтетические и природные; синтетические гидрогели, главным образом полимеры и сополимеры акриламида и акриловой кислоты, обладают значительной влагоудерживающей способностью и прочностью, однако слабо подвергаются деградации в почвах (А.В. Смагин с соавт., 2014; B. Wilske с соавт., 2014). Известно, что микроорганизмы способны использовать ПГГ на основе акриловых полимеров в качестве источника азота и/или углерода для роста (H. Matsuoka с соавт., 2002; M. Bao с соавт., 2010; F. Yu с соавт., 2015) за счет наличия амидазной активности (F. Yu с соавт., 2015; A. Nyyssölä с соавт., 2019), обеспечивая их постепенное разложение в почве. Природные гидрогели, среди которых преобладают ПГГ на основе целлюлозы, обладают меньшей прочностью, но при этом подвержены биоразложению и экологически безопасны (R. Kundu с соавт., 2022). Кроме целлюлозы, в качестве влагоудерживающих сильнонабухающих агентов природного происхождения используют коллаген (Z.-Y. Hu с соавт., 2021), альгинаты (B. Tomadoni с соавт., 2020), хитозаны (A. Zinchenko с соавт., 2022), другие полисахариды. Перспективное направление - применение гидрогелей как носителей для пролонгированного высвобождения удобрений, главным образом мочевины (P. Rychter с соавт., 2016; W. Tanan с соавт., 2021), пестицидов (C. Xu с соавт., 2021; C. Bai с соавт., 2015; F.E. Baloch с соавт., 2021; D. Zheng с соавт., 2022), для внесения в почву микробных препаратов, в том числе фосфатмобилизующих и азотфиксирующих бактерий (C.S. Wu, 2008; А.В. Коврижников с соавт., 2021). Для более активного внедрения ПГГ в практику следует снижать их себестоимость, главным образом за счет создания композиционных материалов на основе отходов сельского хозяйства и биотехнологических производств. Необходимо сочетать положительные качества синтетических и натуральных ПГГ, синтезируя полусинтетические гидрогели, которые подвержены биодеградации и не загрязняют окружающую среду, обладают оптимальной механической прочностью и водопоглощающей способностью. Как влагоудерживающие и антиэрозионные агенты более перспективны гидрогели на основе полимеров и сополимеров акрил-амида и акриловой кислоты (I.G. Panova с соавт., 2021; Н.Б. Садовникова с соавт., 2014; А.В. Смагин с соавт., 2014), как носители удобрений и пестицидов - натуральные и «полусинтетические» ПГГ (P. Jungsinyatam с соавт., 2022; A. Di Martino с соавт., 2021). В настоящем обзоре обобщены современные сведения о применении ПГГ различного состава в сельском хозяйстве, приведены данные о положительном влиянии ПГГ на водный баланс почв, урожайность, рост, выживаемость различных сельскохозяйственных культур, прорастание семян и товарные качества корнеплодов, а также обозначены перспективы развития этого направления в сельском хозяйстве.
Бесплатно
Статья научная
В двух стадах крупного рогатого скота черно-пестрой породы оценивали полиморфизм аллелей MspI в интроне III гена гормона роста. Определяли частоту аллеля MspI(-), взаимосвязь между последним и содержанием белка в молоке. Обсуждается возможность использования этого маркера в селекции на повышение содержания белка в молоке у коров черно-пестрой породы.
Бесплатно
Полиморфизм в генах-кандидатах, связанных с репродуктивными функциями у овец (Ovis spp.)
Статья научная
Репродуктивные качества значительно влияют на себестоимость овцеводческой продукции. Главные гены-кандидаты репродуктивных качеств овец - BMP15, GDF9 и BMPR1B , мутации в которых повышают число яйцеклеток при овуляции и число ягнят на ягнение. Периодически сообщается о сегрегации новых мутаций в расширяющемся породном спектре. Поэтому поиск новых SNPs в ранее не исследованных породах актуален для углубления знаний о генетических механизмах, лежащих в основе плодовитости овец. В нашей работе впервые проведен сравнительный анализ полных нуклеотидных последовательностей генов GDF9, BMP15 и BMP15B у овец романовской породы, других пород домашних овец ( Ovis aries L.) и диких родственных видов. Идентифицированы SNPs, наиболее сильно различающиеся при сопоставлении романовской породы с автохтонными породами домашних овец России и Персидского Нагорья, а также диких видов рода Ovis . Впервые изучен полиморфизм в главных генах-кандидатах пролиферативных признаков у архара ( O. ammon L.) и муфлона ( O. orientalis L.). Выявлены SNPs, фиксированные у архара и домашней овцы. Исследования проводили в 2022-2023 годах в ФГБНУ ФИЦ ВИЖ им. Л.К. Эрнста. Анализировали последовательности полных геномов домашних овец - романовской ( n = 9), других российских ( n = 7) и иранских ( n = 6) пород, диких видов рода Ovis - азиатских муфлонов ( O. orientalis , n = 16) и архаров ( O. ammon , n = 4). Выравнивание на референсный геном выполнялось с помощью инструментов bwa-mem2 и SAMtools. Из полных геномов извлечены последовательности генов GDF9 , BMP15 и BMP15B , в которых на основе расчета значений FST для каждого SNP для каждой пары групп проведен поиск наиболее различающихся SNPs. При сравнении последовательностей генов у романовских овец и других пород наибольшие различия были обнаружены в гене BMPR1B (FST = 0,562-0,749) в отличие от генов BMP15 (FST = 0,051-0,374) и GDF9 (FST = 0,037-0,660). Сравнение последовательностей генов у романовских овец и архара выявило наличие фиксированных SNPs (FST = 1), при этом в гене GDF9 был идентифицирован один такой SNP. Наибольшие значения FST при сравнении овец романовской породы с муфлоном составили 0,702-0,780 (ген BMPR1B ) , 0,113-0,645 (ген BMP15 ) и 0,338-0,512 (ген GDF9 ). Таким образом, мы идентифицировали целевые SNPs и планируем продолжить изучение их влияния на репродуктивные признаки у романовских овец в следующих работах.
Бесплатно
Статья научная
В четырех хозяйствах Республики Алтай у коров симментальской породы (394 особи, 2-й отел и старше) выявлен полиморфизм гена k-казеина. Частота желательного генотипа ВВ по стадам находилась в пределах 7,2-16,7 %. У коров с таким генотипом в молоке содержалось на 0,06-0,43 % больше белка, чем у особей с другими генотипами, это молоко характеризовалось термоустойчивостью, улучшенными показателями по алкогольной пробе, имело более высокие технологические сыродельческие свойства сгустка. Кроме того, молоко симментальских коров оказалось богаче калием, железом, марганцем, цинком по сравнению с молоком голштинизированных черно-пестрых коров.
Бесплатно
Статья научная
Исследовали зависимость молочной продуктивности ярославской породы крупного рогатого скота от генотипов генов гормона роста bGH и пролактина bPRL соответственно по AluI и RsaI сайтам рестрикции. Установлены комплексные генотипы этих генов, ассоциированные с более высоким и низким процентным содержанием молочного жира и белка. Полученные закономерности могут быть использованы для выявления животных, перспективных в отношении молочной продуктивности, при раннем тестировании кандидатов в племенное или товарное стадо.
Бесплатно
Статья научная
В основе геномной селекции лежит изучение полиморфизма целевых генов, аллельные варианты которых связаны с продуктивными качествами животных. Аллельные варианты функциональных генов возникают в результате различных модификаций нуклеотидного состава, таких как точечные мутации (однонуклеотидный полиморфизм, single nucleotide polymorphism - SNP), инсерции/делеции (indel) и т.д. В любом случае выявление полиморфизма и последующее изучение его корреляции с продуктивными признаками служат основой дальнейшей направленной селекции. Наиболее интересен поиск полиморфизма в генах, которые кодируют регуляторные белки, участвующие в контроле роста и дифференцировки, в частности гормоны. В свою очередь, физиологический эффект любого гормона напрямую зависит от его рецептора, что определяет целесообразность изучения полиморфизма генов, кодирующих как сами гормоны, так и их рецепторы. В Украине не проводилось исследований связи между полиморфизмом перечисленных генов и продуктивными качествами кур отечественной селекции, что во многом определяет актуальность и новизну выполненной работы. Популяцию кур яично-мясной породы полтавская глинистая (линия 14, n = 98, лабораторный виварий Государственной опытной станции птицеводства Национальной академии аграрных наук Украины, Харьковская обл.) изучили по распределению частот аллелей и генотипов по локусам GH (гормон роста), GHR (рецептор гормона роста), PRL (пролактин) и PRLR (рецептор пролактина). Полиморфизм генов определяли с использованием ПЦР-ПДРФ анализа (полиморфизм длин рестрикционных фрагментов - PCR-RFLP, restriction fragment length polymorphism) и посредством сравнительного анализа длин амплифицированных фрагментов при изучении инсерции в локусе пролактина. Показано, что гены гормона роста, рецептора гормона роста и пролактина в опытной популяции кур являются полиморфными. По гену пролактина ( PRL -AluI) частота аллеля C составила 0,372; аллеля T - 0,628; по гену гормона роста ( GH -MspI, 1-й интрон) частота аллеля A - 0,908; B - 0,020; C - 0,072; по гену гормона роста ( GH -SacI, 4-й интрон) частота аллеля A - 0,036; B - 0,964; по гену рецептора гормона роста ( GHR -NspI) частота аллеля A - 0,280; B - 0,720. По всем изученным полиморфным локусам популяция кур породы полтавская глинистая находилась в состоянии генетического равновесия по Харди-Вайнбергу. Гены пролактина (по наличию инсерции в промоторном участке) и рецептора пролактина оказались мономорфными. Также была изучена связь различных генотипов по пролактину, гормону роста и рецептору гормона роста с показателями яичной продуктивности. Выявлены достоверные различия в показателях продуктивности у особей с разными генотипами по локусам пролактина ( PRL -AluI) и гормона роста ( GH -SacI). Так, у кур с генотипом CC - PRL яичная продуктивность за 12 нед превышала таковую у особей с генотипом TT - PRL и равнялась соответственно 75,38±2,33 и 67,82±1,21 шт. (P
Бесплатно
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
