Статьи журнала - Сельскохозяйственная биология
Все статьи: 1718
Статья обзорная
Синтетическая биология растений - это молодая научная дисциплина, которая объединяет принципы инженерии с биологией с целью разработки уникальных систем на основе растений для различных применений, от производства биотоплива до улучшения сельскохозяйственных культур. Эта технология может революционно изменить традиционное сельское хозяйство, содействовать устойчивому развитию и решению глобальных проблем продовольственой безопасности, изменения климата и возобновляемых источников энергии. Цикл проектирование-создание-тестирование-обучение (Design-Build-Test-Learn, DBTL) обеспечивает основу для процесса планирования, разработки, оценки и совершенствования синтетических биологических систем. Он позволяет исследователям итеративно настраивать производительность биологических цепей, что делает этот цикл критически важным инструментом для построения сложных биологических систем с предсказуемым и надежным поведением. Однако на каждом этапе этого цикла могут проявиться узкие места из-за неэффективного проектирования, ограниченного запаса генетических компонентов, технических проблем при разработке и управлении биологическими системами и трудностей в корректном мониторинге производительности системы. Для преодоления узких мест в цикле DBTL можно использовать различные стратегии: совершенствование вычислительных технологий для эффективного проектирования, расширение набора генетических компонентов, повышение точности и масштабируемости приемов редактирования генома и внедрение методов высокопроизводительного скрининга для точного измерения производительности системы. В этой обзорной статье мы обсудим последние достижения в улучшении производительности цикла DBTL для преодоления его узких мест.
Бесплатно
Статья обзорная
Результаты исследований, посвященных увеличению термотолерантности у сельскохозяйственной птицы посредством теплового тренинга, указывают на факт его импринтинга соответствующими системами организма особи. Реализация теплового тренинга вызывает эпигенетическую тепловую адаптацию у цыплят, однако она не всегда долгосрочна. Для поддержания в организме реакции, достигнутой посредством тренировки, интенсивность действия теплового фактора целесообразно изменять волнообразно. Обсуждается необходимость изучения особенностей интеграции и реактивности стресс-лимитирующих систем организма птиц, критических периодов, закономерностей импринтинга теплового тренинга на разных стадиях развития.
Бесплатно
Статья обзорная
Выполнено сравнение собственных данных о влиянии повышенного уровня ионизирующего облучения на ряд сельскохозяйственных видов животных и биоиндикаторных видов мелких мышевидных грызунов после аварии на Чернобыльской АЭС с опубликованными результатами исследований популяций человека после чернобыльской и фукусимской аварий. Отмечается сходство выявленных основных мишеней действия ионизирующего облучения у человека и животных сельскохозяйственных видов (сердечно-сосудистая система, почки). Обсуждаются различные варианты биомаркеров повреждающего действия повышения уровня ионизирующего облучения, приводятся данные о противоречивых оценках роста частоты встречаемости папиллярных карцином щитовидной железы после аварий на чернобыльской и фукусимской АЭС (T.I. Bogdanova с соавт., 2015; V.M. Drozd с соавт., 2015; M.B. Zimmermann, V. Galetti, 2015). По-видимому, неоднозначность понимания последствий от повреждения ионизирующим облучением в основном связана с тем, что при подсчете опухолей щитовидной железы недостаточно учитывается разнообразие условий воспроизводства (геногеография) облучаемых объектов (в том числе наличие йоддефицитных провинций), а также действие факторов естественного отбора в случае воспроизводства популяций в ряду поколений в условиях природных радиоактивных провинций или повышенного уровня радионуклидного загрязнения после техногенных аварий. Приводятся данные о нелинейных зависимостях биологических последствий облучения в диапазоне низких доз (E. Markievicz с соавт., 2015). Обсуждаются возможные механизмы, связанные с порогом накопления повреждений для индукции репарационных систем ДНК, изменений в соотношениях юных и старых клеточных популяций, дисфункций митохондрий. Вводится понятие горизонтальных и вертикальных последствий повышения уровня ионизирующего излучения для биологических объектов. Приводятся собственные данные, свидетельствующие о том, что у разных видов мышевидных грызунов ( Microtus arvalis, Clethrionomys glareolus ) и лабораторных линий мышей (C57BL/6, СС57W/Mv, BALB/c) в условиях более чем 100-кратного усиления ионизирующего облучения в клетках костного мозга наблюдается увеличение частоты только тех цитогенетических аномалий, относительно повышенная изменчивость которых была типична для исследованных объектов и в относительно «чистых» зонах. Главным и, по-видимому, недостаточно оцененным вертикальным последствием повышения уровня ионизирующего облучения является снижение репродуктивного успеха облученных животных. Обсуждается важность трансгенерационной передачи признаков посттравматического синдрома, выявленной в последние годы, и ее механизмы, включающие передачу микроРНК (посредника стресс-ответа) через сперматозоиды (K. Gapp с соавт., 2014), изменение микробиоты родителей и потомков, а также культурное наследование, для объяснения сложности наблюдаемых радиобиологических эффектов и их передачи в поколениях.
Бесплатно
Статья научная
Деконтаминация загрязненного микотоксинами фуражного зерна - одна из актуальных задач обеспечения пищевой безопасности сельскохозяйственных кормов. В последние годы на территории Российской Федерации все чаще фиксируются случаи значительного загрязнения фуражного зерна и других кормов афлатоксином В1 (АФВ1). Вероятность афлатоксинового загрязнения травостоя и фуражного зерна злаков, культивируемых в центральных и северных регионах страны, может в дальнейшем возрастать из-за вызванного потеплением климата расширения ареала Aspergillus flavus - основного продуцента АФВ1. К одним из перспективных методов деконтаминации зерна, загрязненного токсином, относится его биодеградация микроорганизмами-деструкторами, которые синтезируют ферменты, детоксицирующие АФВ1. Другим методом может быть обработка инфицированного аспергиллами зерна ингибиторами афлатоксигенеза. В настоящей работе впервые было показано, что обработка супернатантом культуральной жидкости Rhodococcus erythropolus АС-884 вслед за обработкой компактином практически полностью предотвращает накопление микотоксина в зараженном зерне. Цель работы - оценка эффективности снижения содержания микотоксина в зерне пшеницы, искусственно контаминированном афлатоксином В1, после обработки актинобактериями рода Rhodococcus или ингибитором афлатоксигенеза (компактином), а также при сочетании этих методов. Способность к деструкции АФВ1 была протестирована у четырех штаммов: Rhodococcus sp. AC-1260, R. erythropolus AC-1269 и АС-884, R. ruber AC-1801. С помощью количественного анализа АФВ1 методом высокоэффективной жидкостной хроматографии обнаружено, что наиболее активная деградация микотоксина происходила в освобожденном от бактериальных клеток супернатанте культуральной жидкости (КЖ) штамма АС-884. После инкубации АФВ1 (0,2 мкг/мл) в КЖ АС-884 при нейтральном рН в течение 48 ч при 30 °С были обнаружены лишь следовые количества микотоксина, в то время как в супернатантах КЖ других штаммов при тех же условиях сохранялось от 15 до 50 % внесенного АФВ1. Обработка КЖ АС-884 зерна пшеницы ( Triticum aestivum L.) сорта Дарья, искусственно загрязненного препаратом АФВ1 (1,0-5,0 мкг/г зерна), через 3 сут приводила к удалению 60 % добавленного токсина, а после использования супернатантов КЖ или клеточных суспензий штаммов AC-1260, AC-1801 или AC-1269 количество АФВ1 оставалось таким же, как в контроле. Обработка зерна супернатантом КЖ штамма АС-884 давала лучший результат, чем обработка аналогичным супернатантом другого биодеструктора - Phoma glomerata PG-41. Через 7 сут после использования компактина (0,05 мг/г) количество токсина в зараженном Aspergillus flavus А11 зерне пшеницы уменьшалось вдвое по сравнению с контролем. Через 1 сут после обработки КЖ АС-884 (0,25 мл/г) образцов зерна, на котором гриб развивался в течение 6 сут, содержание АФВ1 сокращалось почти в 3 раза. В то же время в результате комбинирования обеих обработок (компактин, 0,05 мг/г + КЖ АС-884, 0,25 мл/г) концентрация АФВ1 в экстрактах зараженного зерна снижалась более чем в 200 раз, и при этом достигалась практически полная очистка его от микотоксина. Таким образом, подход, основанный на сочетании биодеградации с ингибированием афлатоксигенеза, может обеспечивать эффективную деконтаминацию зерна, загрязненного продуцентами АФВ1, в тех случаях, когда использование ингибиторов не приводит к полному подавлению биосинтеза микотоксина.
Бесплатно
Повышение яйценоскости у высокопродуктивных кур и проблема ее раннего прогнозирования
Статья научная
Процессы созревания первичной яйцеклетки в естественной взаимосвязи с желтком в яичнике, образование белка и скорлупы в яйцеводе, овуляция и цикл яйцекладки детерминированы геномом и регулируются на нейрогуморальном (нейрогормональном) уровне, реализуясь в системе генотип-среда, что в итоге и определяет яичную продуктивность птицы. Продуктивность лимитируется длительностью созревания яйцеклетки и образования желтка, а также снижением репродуктивного потенциала и качества яиц с возрастом кур и(или) вследствие влияния технологических факторов. Наблюдаемые фенотипические изменения при селекционном давлении в условиях современных технологий свидетельствуют о расширении физиологических границ проявления признаков продуктивности (яйценоскости, массы и качества яиц) при интенсивном метаболизме. У гибридных кур современных яичных кроссов в течение длительного периода продуктивного использования возможна ежесуточная овуляция яйцеклетки-желтка при синхронизации процессов образования и снесения полноценного яйца. Яйценоскость кур можно прогнозировать в постэмбриональном онтогенезе по числу крупных фолликулов, созревающих в яичнике, при условии достижения 85-90 % яйценоскости в начальные 5-6 нед продуктивного периода. Немаловажное значение имеет также устойчивый цикл яйцекладки с небольшим интервалом (1-2 сут). Быстро формирующиеся в яичнике 5-6 крупных фолликулов при совпадающем недельном периоде созревания яйцеклетки-желтка в овогенезе определяют биологический потенциал функционирования репродуктивных органов у высокопродуктивных кур. Использование этих показателей при оценке особи и ее потомства дает возможность на ранних этапах онтогенеза прогнозировать высокую яичную продуктивность, что, в свою очередь, позволит ускорить селекционные работы при совершенствовании и создании новых яичных кроссов.
Бесплатно
Другой
Приведены данные по изменчивости различных биометрических показателей растений малины красной и смородины черной, на основе которых выявляли минимальную величину и оптимальную форму делянки для определения существенности различий между вариантами опыта с достаточной степенью достоверности. Оценивали взаимосвязь между показателями вегетативных признаков и урожайностью растений.
Бесплатно
Статья научная
Среди зерновых культур в Акмолинской области, расположенной в Северном Казахстане, 78 % площади посева занимает яровая мягкая пшеница ( Triticum aestivum L.). При ее средней урожайности 1,4-1,8 т/га можно получать высококачественное зерно с повышенным содержанием белка, что служит определяющим фактором при возделывании сильных пшениц. В настоящее время важное значение приобретает поиск резервов для повышения урожайности культуры и улучшения качества зерна. Ведущая роль в этом отводится сорту, поскольку на его долю в общем приросте урожайности приходится 20 % и более. Целью нашей работы было выделение сортов яровой мягкой пшеницы ( Triticum aestivum L.) по комплексу признаков, максимально адаптированных к условиям Северного Казахстана, а также оценка взаимосвязи между элементами структуры продуктивности среднеспелых сортов и конечной урожайностью зерна. Эксперимент закладывали по паровому предшественнику на опытном поле Кокшетауского государственного университета им. Ш. Уалиханова (Республика Казахстан) в 2011-2013 годах. Материалом служили перспективные сорта яровой мягкой пшеницы ( Triticum aestivum L.) среднеспелой группы спелости, созданные в Карагандинском НИИ растениеводства и селекции (Карагандинская 22, Карагандинская 29, Карагандинская 70, Секе, Сары-Арка, Степная 60). В качестве стандарта использовали зарегистрированный в Акмолинской области сорт Светланка. Оценивали продолжительность межфазных и вегетационных периодов, динамику развития узловых корней, урожайность и основные элементы ее структуры. Условия степной зоны Акмолинской области оказали благоприятное влияние на развитие узловых корней у сортов Карагандинская 22 (5,5 шт/растение), Степная 60 (4,5 шт/растение), Секе (5,2 шт/растение). Число узловых корней увеличивалось с фазы кущения до фазы полной спелости зерна. В засушливых условиях степной зоны важное значение имеет продолжительность вегетационного периода. Среди изучаемых сортов оптимальную продолжительность вегетационного периода наблюдали у сорта Карагандинская 22 (94 сут). В среднем по сортам этот показатель составил 96 сут. Климатические условия в вегетационный период благоприятно повлияли на формирование основных компонентов урожайности. По ее величине выделялись сорта, превосходящие стандарт Светланка (1,8 т/га): Карагандинская 22 (4,0 т/га), Сары-Арка (3,6 т/га), Степная 60 (3,4 т/га). Основными элементами структуры урожая у исследуемых сортов были число растений на 1 м2 (230-282 шт/м2), число продуктивных стеблей (201-333 шт/м2), число зерен в колосе (20-30 шт.), масса 1000 зерен (36,4-49,6 шт.). При отборе сортов по адаптивности в условиях степной зоны Акмолинской области основное внимание следует уделять озерненности колоса ( r = 0,86±0,13) и массе 1000 зерен (r = 0,76±0,12). Для создания модели сорта среднеспелой группы в этой зоне продолжительность периода вегетации должна составлять 96 сут, озерненность колоса - 25-30 шт., масса 1000 семян средней крупности - 33-36 г, крупной - более 38-45 г, продуктивная кустистость - 1,1-1,2, урожайность - 3,0-4,0 т/га.
Бесплатно
Статья научная
В современных условиях организации земледелия актуальны испытания кремнийсодержащих природных материалов, в том числе цеолитов, которые оказывают оструктуривающее и влагоудерживающее действие на почву, оптимизируют условия для развития агрономически ценных микроорганизмов, пополняют почвенный раствор доступными формами калия, фосфора и микроэлементов, проявляют активность в отношении избыточной кислотности почв. Обеспеченность кремнием сельскохозяйственных культур позволяет повышать их адаптацию к стрессовым факторам агроэкотопа, увеличивать продуктивность и качественные характеристики урожая. Впервые в условиях дерново-подзолистых почв Нижегородской области мы установили положительное воздействие разных доз цеолитовой породы Хотынецкого месторождения на эффективное плодородие дерново-подзолистой легкосуглинистой почвы и содержание в ней биологически активного кремния. Определено влияние породы на накопление различных кремниевых соединений в надземной биомассе сельскохозяйственных культур, выявлено повышение их урожайности за счет действия цеолита и установлена оптимизация показателей качества основной части урожая. Цель работы - определение подвижности кремния в дерново-подзолистой легкосуглинистой почве, оценка ее физико-химических и агрохимических свойств, а также выявление особенностей биоаккумуляции различных кремниевых соединений надземной фитомассой сельскохозяйственных культур в зависимости от дозы цеолитовой породы. Исследования проводили в 2015-2017 годах на сортах сельскохозяйственных культур, районированных по Волго-Вятскому региону: озимой пшенице ( Triticum aestivum L.) сорта Московская 39 и яровой пшенице Курская 2038, озимой ржи ( Secale cereale L.) Валдай, ячмене ( Hordeum vulgare L.) Велес, горохе посевном ( Pisum sativum L.) Чишминский 95 и картофеле ( Solarium tuberosum L.) Ред Скарлет. Схема опытов включала контрольный вариант, а также внесение цеолита Хотынецкого месторождения (ООО «Алсико-Ресурс», Россия) в почву в дозах 3, 6 и 12 т/га. Породу вносили однократно вручную в летний период 2014 года. Почва - дерново-подзолистая, среднедерновая неглубокооподзоленная неоглеенная легкосуглинистая, сформированная на покровном суглинке. Растения убирали в фазу полной спелости (у зерновых культур), а также в фазу начала (у гороха) и конца (у картофеля) усыхания ботвы. В надземной фитомассе всех культур определяли содержание органических, растворимых минеральных, нерастворимых полимерных и общих соединений кремния. Почву отбирали в день уборки урожая с пяти точек делянки методом конверта и оценивали содержание подвижных соединений кремния. Также в образцах почвы определяли актуальную, обменную кислотность, гидролитическую кислотность, содержание обменных соединений кальция и магния, количество обменных форм калия, содержание подвижных соединений фосфора по Кирсанову и гумуса по Тюрину. Применение цеолитовой породы в дозе 12 т/га способствовало увеличению содержания в почве водорастворимых форм кремния на 143 % (p function show_abstract() { $('#abstract1').hide(); $('#abstract2').show(); $('#abstract_expand').hide(); }
Бесплатно
Статья научная
Мультипотентные мезенхимные стволовые клетки (ММСК) сельскохозяйственных животных, рост которых в культуре определяется прикрепленностью к твердому субстрату, - перспективный клеточный материал для ветеринарной медицины, биотехнологии, вирусологии. Один из методов преодоления клеточной адгезии в суспензионных биореакторах с целью получения большого количества клеток с постоянными показателями приемлемого качества - использование пористых носителей, сформированных из полимеров природного происхождения. Мы впервые представляем данные, которые позволяют обосновать параметры культивирования адгезивных культур животных ММСК с использованием объемных криогелевых носителей на белковой основе для последующего суспензионного культивирования полученных конструкций. Целью работы было изучение возможности культивирования ММСК сельскохозяйственных животных в трехмерных губчатых матрицах, представляющих собой криогели на основе желатина, суммарного белка плазмы крови и сыворотки крови плодов крупного рогатого скота (КРС). В качестве биологического объекта использовали ММСК, выделенные из костного мозга (КМ) и жировой ткани (ЖТ) КРС и КМ овцы, а также мышиные фибробласты линии STO. Пористыми носителями для культивирования клеток служили криогели на основе желатина, а также суммарного белка плазмы или сыворотки крови КРС. Установлена оптимальная концентрация клеток для заселения клеточной суспензии методом естественного всасывания при набухании отжатых губок объемом 0,24 см3 - 1,0×106 клеток в 100 мкл среды в течение 2 ч насыщения. Эффективность загрузки ММСК в губчатые носители составляла 98 %. Анализ гистологических срезов (не менее 10 для каждого образца) трех криогелей продемонстрировал способность всех трехмерных пористых носителей поддерживать клетки в культуре на протяжении 14 сут. Губки были заполнены клетками, которые сохраняли морфологию и размножались в местах прикрепления к полимерной поверхности. Все клетки мигрировали из монослоя в объеме криогеля с нижней стороны и не обнаруживались на верхних сторонах исследуемых криогелей. На 10-е сут культивирования было выявлено распространение фибробластов линии STO в объеме губчатых носителей на основе желатина, белка плазмы крови и сыворотки крови плодов коров (СКПК) («GE Healthcare», США) на расстояние соответственно 2990, 2871 и 1930 мкм. ММСК, выделенные из ЖТ КРС, мигрировали вглубь пористой структуры губчатых матриц соответственно на 607, 1364 и 657 мкм. Распространение ММСК, выделенных из КМ КРС и овец, в криогелях на основе разных материалов, существенно не отличалось от степени миграции ММСК ЖТ. Способность ММСК сельскохозяйственных животных на ранних (2-3-й) и поздних (9-10-й) пассажах культивирования прикрепляться к макропористым криогелям существенно не различалась. Сравнительный анализ полученных результатов в трех повторных экспериментах продемонстрировал, что макропористые матрицы на основе желатина, белков плазмы крови КРС и СКПК поддерживают жизнеспособность ММСК в течение краткосрочного культивирования, способствуют клеточной адгезии, пролиферации и миграции. Полученные данные позволяют прогнозировать использование этих криогелей в качестве матриц для ММСК, полученных от сельскохозяйственных животных, для исследовательских и прикладных целей.
Бесплатно
Статья научная
Согласно современным представлениям, гены устойчивости мягкой пшеницы к листовой ржавчине подразделяются на гены ювенильной и возрастной резистентности. У изогенных линий сорта Тэтчер и сортов пшеницы с различными Lr - генами изучали вирулентность монопустульных изолятов возбудителя болезни в отношении ювенильных и взрослых растений. Показано, что гены Lr12, Lr13, Lr34, Lr 35, Lr46, Lr48 и Lr49, относимые к генам возрастной устойчивости, обусловливают резистентность к некоторым изолятам возбудителя и у ювенильных растений. Гены Lr1, Lr10, Lr14а, Lr15, Lr20, Lr23, Lr26, Lr34, Lr36, Lr37, в ряде работ классифицируемые как гены ювенильной резистентности, против некоторых изолятов патогена проявляют себя как гены возрастной устойчивости, причем начало их экспрессии в разных по ярусности листьях зависит от изолята патогена.
Бесплатно
Статья научная
Культивирование австралийского красноклешневого рака Cherax quadricarinatus (Von Martens, 1868) еще недостаточно отработано и распространяется в странах с умеренным и субтропическим климатом, где выращивание начинается в контролируемых условиях. В России технологии выращивания C. quadricarinatus находятся на стадии разработки и показатели биопродукции намного скромнее. Молодь рака более требовательна к кормам, для ее быстрого роста необходимо содержание в них белка не менее 30-50 %. Стартовые корма для осетровых видов рыб имеют соответствующие показатели, что открывает перспективы их применения в раководстве. В настоящей работе впервые установлены нормы кормления, скорость роста, выживаемость и гематологические показатели молоди рака при использовании специализированных кормов для осетровых видов рыб с содержанием белка 46 %. Цель исследования - изучить эффективность применения комбикормов для осетровых видов рыб и их влияние на показатели гемолимфы при выращивании молоди австралийского красноклешневого рака. Эксперимент проводили на базе бизнес-инкубатора Кубанского государственного университета с 21 июля по 22 августа 2019 года. Использовали многоярусную установку замкнутого водоснабжения. Для экспериментов отобрали одновозрастную молодь австралийского красноклешневого рака со средней массой 150 мг (480 экз.) от трех самок. В выростные емкости рассаживали по 160 особей. Формировали три группы, различающиеся суточной нормой кормления (в процентах от биомассы): I группа - 9 %, II группа - 6 %, III группа - 3 %. Молодь кормили два раз в сутки (в 900 и 1800) гранулированным кормом для осетровых видов рыб Сoppens vital («Alltech Coppens B.V.», Нидерланды) (0,8-1,2 мм) с содержанием белка 46,0 %. Каждые 8 сут (21 июля, 29 июля, 6 августа, 14 августа, 22 августа) оценивали выживаемость, индивидуальную массу, прирост биомассы и корректировали фактическую суточную норму кормления с учетом изменения численности и биомассы экспериментальных групп. В конце эксперимента (на 32-е сут) отбирали по 13 особей массой от 0,67 до 1,39 г, подвергали их варке, после чего индивидуально взвешивали и отделяли мясо от карапакса и других несъедобных частей тела, мясо взвешивали. В конце эксперимента определяли общее числу гемоцитов (ОЧГ) и долю гранулоцитов в гемолимфе рака. Прокалывали кутикулу в основании первой пары плеопод с вентральной стороны первого сегмента абдомена и микропипеткой изымали небольшое количество гемолимфы. Медианы как усредненные показатели в конце эксперимента были следующими: длина раков в I и II группах - 3,50 см, в III - 3,40 см; масса в I группе - 0,94 г, во II - 0,98 г, в III - 0,89 г. Статистически значимых различий между группами не выявили. В начале работы в емкости рассаживали по 160 особей, итоговый отход составил в I группе 57 экз. (35,6 %), во II - 62 экз. (38,7 %), в III - 58 экз. (36,2 %). Не наблюдалось статистически значимых различий по ОЧГ и доле гранулоцитов между группами. Средние значения ОЧГ находились в диапазоне от 1005 до 1073 шт/мкл, доли гранулоцитов - от 20,1 до 21,1 %. Медианы по ОЧГ были следующими: I группа - 965 шт/мкл, II - 840 шт/мкл, III - 1101 шт/мкл; по доле гранулоцитов в I группе - 21,1 %, во II - 20,1 %, в III - 20,6 %. Общее число гемоцитов у раков при разных суточных нормах кормления не зависело от доли гранулоцитов с коэффициентами корреляции от -0,02 до -0,08. Относительный прирост биомассы снижался от 99,8 до 17,6 % в I группе, от 102,6 до 19,1 % - во II группе, от 105,4 до 16,9 % - в III группе. Удельная скорость роста биомассы составила от 8,6 до 2,0 % - в I группе, от 8,8 до 2,2 % - во II группе, от 9,0 до 2,0 % - в III группе. Выход мяса в опытных группах у молоди рака достоверно не различался. Средние показатели находились в пределах от 31,1 до 32,5 %. У I опытной группы были зафиксированы наибольшие затраты корма, равные 2,00 ед., тогда как во II - 1,47 ед., в III - 0,72 ед. Низкие затраты корма в III опытной группе с суточной нормой кормления 3 % при близких показателях прироста, выживаемости, средних масс, длин и их медиан свидетельствуют об эффективном усвоении корма молодью C. quadricarinatus и избыточной норме кормления в остальных группах.
Бесплатно
Статья научная
Для уменьшения негативного воздействия облучения на животных на территориях, загрязненных радионуклидами, необходим комплекс мероприятий, ключевым звеном которых служит нормирование действия радиационных факторов, что, в свою очередь, невозможно без оценки радиочувствительности организма. Интегральным показателем радиочувствительности служит величина LD 50, которая зависит от вида, возраста и физиологического состояния особи. В литературе число работ, посвященных радиочувствительности крупных сельскохозяйственных животных, в том числе свиней, ограничено. В то же время на животных многих видов показано, что радиочувствительность снижается при увеличении живой массы. Это дает основания предположить, что, например, у взрослых овец и свиней радиочувствительность в определенной степени зависит от живой массы, а параметры, характеризующие количественную зависимость гибели овец можно использовать для определения радиочувствительности свиней с поправкой на видовые особенности животных и их живую массу. Мы проанализировали полученные в наших опытах данные о гибели свиней после двустороннего внешнего экспериментального γ-облучения, описали математически выявленную количественную зависимость для животных с разной живой массой и сравнили результаты с зарегистрированными нами ранее на овцах. На этой основе предложен поправочный коэффициент К, который количественно отражает изменение мощности излучения при воздействии физически одинаковой дозы на животное другого вида. Свиньи и овцы обладают аналогичным типом кроветворения, что позволяет использовать закономерности, полученные на овцах, для изучения радиочувствительности у свиней. Значение множителя 0,426 показывает, что при одинаковой живой массе свиньи менее чувствительны к внешнему γ-облучению, чем овцы. Оценка адекватности использованного математического подхода показала, что он позволяет достаточно точно описать гибель облученных свиней с живой массой от 30 до 114 кг. Полученные закономерности могут быть использованы для прогнозирования радиочувствительности у других видов сельскохозяйственных животных на основании их живой массы.
Бесплатно
Подходы к классификации изолятов Listeria monocytogenes по вирулентности для лабораторных животных
Статья научная
Патогенность листериозных культур принято определять качественно при постановке кератоконъюнктивальной пробы на морских свинках. Этим методом штаммы можно разделить на две основные группы — патогенные и непатогенные, что, в свою очередь, не позволяет проводить внутривидовое типирование патогена, необходимое для установления источника инфекции и путей ее распространения, а также оценку эпидемической значимости изолятов, выделяемых из объектов внешней среды и пищевой продукции. Целью представляемой работы было изучение патогенности различных культур Listeria monocytogenes и разработка подходов к созданию системы классификации изолятов листерий по вирулентности для аутбредных белых мышей. Обнаружено, что сезоны года, состав и вид питательных сред не оказывают существенного влияния на показатели вирулентности для использованных лабораторных животных. При этом установлено, что наиболее объективным показателем для проведения внутривидового типирования изолятов L. monocytogenes служит LD 50. На основе анализа результатов определения LD 50 для белых аутбредных мышей у 30 культур L. monocytogenes разработана классификация изолятов листерий по их вирулентности. С использованием предложенной классификации показана неоднородность вида L. monocytogenes по проявлению вирулентных свойств в отношении белых аутбредных мышей. Разработанные подходы к оценке вирулентности культур L. monocytogenes позволили провести дифференциацию изолятов листерий по патогенности.
Бесплатно
Поиск "отпечатков отбора" у домашних свиней и дикого кабана (обзор)
Статья обзорная
Свинья относится к одному из немногих видов, у которых имеются ныне живущие дикие предки, что предоставляет уникальную возможность для отслеживания эволюционной истории млекопитающих и определения «отпечатков отбора», обусловленных как одомашниванием, так и естественным отбором (K. Chen с соавт., 2007). Отбор приводит к модификациям в определенных областях генома, связанных с экономически значимыми признаками, адаптацией к климатическим и стрессовым условиям, иммунным ответом и устойчивостью к болезням. В результате давления отбора в геноме животных образуются изменения (S.R. Keller и соавт., 2008), известные как «отпечатки отбора» (M. Kreitman, 2000). Цель представленного обзора заключается в описании подходов, разработанных для идентификации «отпечатков отбора», а также в анализе обнаруженных следов селекции у домашних свиней и дикого кабана. С развитием современных методов полногеномных исследований значительно расширился арсенал средств, позволяющих проводить поиск регионов, которые подвергались давлению отбора. Анализ данных, полученных при полногеномном ресеквенировании (C.-J. Rubin с соавт., 2012; X. Li с соавт., 2017), полногеномном генотипировании на биочипах различной плотности (M. Huang с соавт., 2020; M. Muñoz с соавт., 2019), методами RADseq (Y. Li с соавт., 2017), RNA-seq (M. Li и соавт., 2017; Y. Yang и соавт., 2018), GBS (Y. Ma и соавт., 2018; K. Wang и соавт., 2018), используется для поиска «отпечатков отбора» у Sus scrofa . Проводится сканирование генома на наличие областей гомозиготности, а также оценка различий частоты аллелей или гаплотипов между популяциями или поколениями внутри популяции. Наиболее часто для идентификации «отпечатков отбора» применяют такие статистические методы, как анализ расширенной гаплотипической гомозиготности (EHH) (P.C. Sabeti с соавт., 2002), интегрированная оценка гаплотипов (iHS) (B.F. Voight с соавт., 2006), определение протяженных гомозиготных сегментов (ROH) (J. Gibson с соавт., 2006), индекса фиксации FST (R.C. Lewontin, J. Krakauer, 1973), анализ на основе гаплотипов (hapFLK) (M.I. Fariello с соавт., 2013), метод составных сигналов отбора (CSS) (I.A. Randhawa с соавт., 2014), и их сочетание. Селекционные модели у пород свиней различаются в зависимости от их эволюции и истории размножения, поэтому изучение «отпечатков отбора» у большого числа различных пород поможет лучше понять генетические вариации, лежащие в основе интересующих признаков. Так, широкомасштабные сканирования отпечатков диверсифицирующего отбора были успешно применены к домашним свиньям. В большинстве случаев изучались эволюционные и селекционные механизмы, обусловливающие изменения генома у китайских свиней (X. Li с соавт., 2017; M. Chen с соавт., 2018). Были обнаружены геномные регионы, способствующие адаптации к различным климатическим условиям (R.J. Cesconeto с соавт., 2017), а также гены-кандидаты, связанные с ростом, развитием (K. Wang с соавт., 2018), репродуктивными признаками (Z. Zhang с соавт., 2018) и некоторыми аспектами иммунного ответа (S. Yang с соавт., 2014). Полногеномные исследования отечественных ресурсов (A. Traspov с соавт., 2016) показали, что популяции свиней, разводимых на территории Российской Федерации, в том числе локальные, обладают собственной уникальной структурой - даже несмотря на то, что они возникли с участием иностранных импортированных пород. Это может быть связано с несколькими факторами, в том числе с различиями в происхождении, длительным периодом генетической изоляции, а также с особенностями климата и кормовой базы. Тем не менее в отечественном свиноводстве племенные ресурсы пока что остаются малоизученными. Таким образом, предлагаемые подходы, предназначенные для идентификации «отпечатков отбора», у свиней, разводимых на территории Российской Федерации, и кабана могут быть использованы для поиска и анализа следов селекции у этих животных.
Бесплатно
Статья научная
Индуцирование устойчивости биогенными элиситорами или их аналогами признается перспективным направлением в современных технологиях защиты растений от болезней. Различные элиситоры, выделенные к настоящему времени из фитопатогенов или из не патогенных для растений микроорганизмов, представлены олигосахаридами, гликопротеинами, липидами, пептидами и белками. Первым белковым элиситором, нашедшим применение в сельском хозяйстве, был харпин, выделенный из бактерии Erwinia amylovora, на основе которого был разработан коммерческий препарат Messenger® (США). В проведенных нами ранее исследованиях из клеток штамма 197 Pseudomonas fluorescens был выделен белок-элиситор MF3, способный индуцировать устойчивость растений к вирусным и грибным патогенам. Столь широкий спектр действия предполагал перспективность использования MF3 в качестве потенциального средства защиты сельскохозяйственных культур от болезней. Была определена полная аминокислотная последовательность выявленного белка и показана высокая степень ее гомологии пептидил-пролил-цис/транс-изомеразам FKBP-типа той же бактерии, вследствие чего MF3 получил название Pf197_ППИ-аза. В отличие от многих белковых индукторов устойчивости растений к фитопатогенам Pf197_ППИ-аза обладает высокой термостабильностью, что облегчает выделение и очистку белка из клеточных лизатов с помощью их кипячения. Активные центры большинства известных белковых индукторов устойчивости растений к патогенам, как правило, связаны с наиболее консервативными участками полипептидной цепи. Мы предположили, что активный центр Pf197_ППИ-азы, ответственный за ее способность индуцировать устойчивость, может быть локализован в одной из наиболее консервативных аминокислотных последовательностей этого белка. Расчет такой последовательности при помощи биоинформационного ресурса PROSITE показал, что она содержит гидролизуемые трипсином сайты, образованные аминокислотами аргинином и лизином. Препараты Pf197_ППИ-азы были получены из штамма Escherichia coli BL21(DE3)+plMF3 - суперпродуцента ППИ-азы. Трипсинолиз Pf197_ППИ-азы приводил к утрате способности белка индуцировать устойчивость растений к патогенам, что косвенно подтвердило правильность нашего предположения об ответственности консервативного участка за элиситорную активность белка. Посредством химического синтеза (Пущинский филиал Института биоорганической химии) был получен соответствующий консервативному участку олигомер, состоящий из 29 аминокислот (Pf_29ак). Дальнейшие эксперименты показали, что эквимолярные концентрации Pf197_ППИ-азы и олигопептида Pf_29ак в одинаковой степени индуцируют устойчивость растений табака Nicotiana tabacum L. к вирусу табачной мозаики (ВТМ). Это было подтверждено в биотесте при подсчете развившихся некрозов на листьях растений табака ( Nicotiana tabacum L.) сорта Xanthi (NN). Листья обрабатывали исследуемыми препаратами и помещали во влажную камеру, инкубировали 1 сут при 22 °С, после чего инокулировали вирусом и выдерживали во влажной камере 3-4 сут при 22 °С. Полученные результаты позволили сделать вывод о том, что для индуцирования устойчивости растений к ВТМ достаточно одного консервативного участка Pf197_ППИ-азы. Далее предполагается определить минимальный размер активного центра, способного проявлять элиситорные свойства.
Бесплатно
Статья научная
Исследовали хромосомные локусы, ассоциированные со временем перехода к цветению в двуродительской расщепляющейся популяции линий двойных гаплоидов и в стержневой коллекции местных и селекционных сортов-популяций B. rapa, используя различные типы молекулярных маркеров. Применяя методику QTL-анализа и ассоциативного картирования, нашли и картировали хромосомные локусы, расположенные во 2-й, 3-й, 5-й, 6-й, 7-й и 10-й группах сцепления, и установили AFLP-, SSR- и S-SAP-маркеры, сцепленные со временем цветения.
Бесплатно
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
