Статьи журнала - Сельскохозяйственная биология
Все статьи: 1632
Статья научная
В настоящее время в сельскохозяйственной практике остро стоит проблема утилизации отходов производства, в частности наиболее актуальным остается вопрос о переработке стерни и соломы зерновых культур. Методом накопительных культур из тканей сфагнового мха Sphagnum fallax (H. Klinggr.) H. Klinggr. нами выделена аэробная целлюлозолитическая микробная ассоциация (ЦМА), стабильная при периодическом культивировании в жидкой минеральной среде с добавлением целлюлозы. Установлено таксономическое положение пяти доминантных компонентов сообщества и изучены их физиолого-биохимические свойства. В микрополевом опыте проведено сравнение эффективности утилизации растительных остатков зерновых культур изучаемого ЦМА, а также культуры Bacillus subtilis Ч-13 и микробного препарата баркон. Полученные экспериментальные данные свидетельствуют о влиянии культур микроорганизмов на процессы гумификации и минерализации соломы в почве, что позволяет дать обоснованную агроэкологическую оценку эффективности использования соломы зерновых культур совместно с биопрепаратами в специализированном зерновом севообороте. Эффективность изучаемого ЦМА в отношении ускорения минерализации и гумификации пожнивных остатков ячменя, внесенных в пахотный слой дерново-подзолистой почвы в качестве удобрения, доказана на основании изменения следующих показателей: повышения численности микроорганизмов - деструкторов свежего органического вещества, увеличения коэффициента минерализации и содержания микробной биомассы, усиления эмиссии СО 2, роста актуальной целлюлозолитической активности и содержания легкоразлагаемого органического вещества. Активность ЦМА была максимальной в начальные сроки после инокуляции и заделки соломы в почву.
Бесплатно
Статья научная
Наряду с основными нутриентами (белками, жирами и углеводами) важное значение в кормлении сельскохозяйственных животных, включая крупный рогатый скот и птицу, имеют минеральные элементы (Д.В. Машнин с соавт., 2022; Т.М. Околелова с соавт., 2018). Они включаются в состав премиксов в неорганическом или органическом виде (М.Ю. Мишанин с соавт., 2021; О.С. Кощаева, 2018). Однако более перспективны нанокомпозиции, свойства которых могут быть смоделированы посредством изменения формы, путей синтеза и размера ультрадисперсных частиц (УДЧ) (S. Miroshnikov с соавт., 2019). Вместе с тем использование УДЧ имеет ряд ограничений, связанных с их потенциальной токсичностью (E. Rusakova соавт., 2015). Также известно, что симбионтная микрофлора формирует многокомпонентную суспензию органических веществ, промежуточных и конечных метаболитов микробиома, способных взаимодействовать с УДЧ (Б.С. Нуржанов с соавт., 2019). В настоящей работе впервые установлена динамика люминесценции бактериального тест-объекта при внесении в питательную среду комплекса УДЧ и рубцовой жидкости. Показано, что эта комбинация нивелирует токсичность наноструктур. Целью нашей работы была оценка свойств ультрадисперсных частиц на примере различных концентраций окиси марганца и кобальта в биохимической среде руминального сообщества на основе метода ингибирования бактериальной люминесценции. Исследование проводили на базе центра «Нанотехнологии в сельском хозяйстве» ФГБУ ФНЦ БСТ РАН (г. Оренбург) в 2022 году. Химически чистые для анализа (99 %) УДЧ окиси марганца Mn2O3 и кобальта Co3O4 в количестве 157,8 и 240,7 мг диспергировали ультразвуком частотой 35 кГц в 1 мл дистиллированной воды в течение 30 мин при 25 °C. Отбор рубцовой жидкости (РЖ) проводили через хроническую фистулу рубца (d = 80 мм, «ANKOM Technology Corporation», США) спустя 3 ч после кормления у быка породы казахская белоголовая, основной рацион которого включал 30 % концентратов и 70 % грубых кормов без добавления УДЧ. Использовали люминесцентный бактериальный тест «Эколюм» («НВО ИММУНОТЕХ», Россия), представленный лиофилизированной культурой микроорганизмов Escherichia coli , несущих гибридную плазмиду pUC19 с клонированными lux CDABE генами P. leiognathi 54D10. В биолюминесцентном планшете проводили серию двукратных разбавлений суспензии УДЧ и РЖ, начиная со следующих значений: 50 мкл Mn2O3 (1 моль/л) + 50 мкл РЖ; 50 мкл Co3O4 (1 моль/л) + 50 мкл РЖ; 50 мкл Mn2O3 (1 моль/л) + 50 мкл дистиллированной воды; 50 мкл Co3O4 (1 моль/л) + 50 мкл дистиллированной воды; 100 мкл РЖ; 100 мкл дистиллированной воды (контроль). Затем в каждую ячейку добавляли по 100 мкл тест-системы «Эколюм», получая итоговые концентрации УДЧ от 0,25 до 0,00025 моль/л и разведения РЖ от 1:2 до 1:2048 в чистом опыте и от 1:4 до 1:4096 в опыте с УДЧ. Токсичность исследуемых образцов определяли на многофункциональном микропланшетном ридере TECAN Infinite F200 («Tecan Austria GmbH», Австрия), фиксируя значение люминесценции бактериального штамма E. coli K12 TG1 в среде с разным содержанием ультрадисперсных частиц и рубцовой жидкости в течение 3 ч с периодом 5 мин. На основе полученных данных строили графики, отражающие динамику ингибирования биолюминесценции, и вычисляли индекс токсичности (T). Также рассчитывали относительное значение биолюминесценции (A). Установлено, что УДЧ в чистом виде вызывают дозозависимое ингибирование бактериальной люминесценции, подавляя свыше 50 % свечения (ЕС50) даже при разведении в 2048 раз (0,00025 моль/л). Значения индекса токсичности, при вычислении которого контроль принимается за 100 %, наглядно свидетельствуют о снижении ядовитых свойств суспензий с уменьшением в них доли УДЧ. Для Mn2O3 эта величина составляла от 89,76 % при концентрации 0,25 моль/л до 38,57 % при 0,00025 моль/л на 1-й мин эксперимента и от 95,16 до 52,85 % в конце 3-го ч; для Co3O4 - соответственно 99,44 и 32,80 % на 1-й мин, 99,43 и 54,72 % в конце 3-го ч. Аналогичные показатели в опыте с рубцовой жидкостью проявлялись лишь на первых минутах экспозиции, после чего светимость значительно возрастала, достигая 769,10 % к контролю при 64-кратном разведении. При комбинации рубцовой жидкости с УДЧ наблюдалась регрессия ядовитых свойств последних, хотя максимальные показатели светимости в комплексе с Mn2O3 составляли лишь 43,28 % от аналогичных для нативной РЖ, в сочетании с Co3O4 - 36,44 %. Наблюдаемые изменения люминесценции были разделены на три типа: контрольный (свечение меняется пропорционально фазам роста бактериальной культуры; без добавок); глубокий (подавление люминесценции на протяжении всего периода экспозиции; с добавлением УДЧ); конкурентный (рост свечения от начала к концу опыта; с добавлением РЖ или комплекса РЖ + УДЧ). Таким образом, сочетание рубцовой жидкости с частицами окислов металлов приводит к ингибиции их токсичности по отношению к тест-объекту.
Бесплатно
Статья обзорная
Эффективная стерилизация растительных эксплантов и соблюдение правил антисептики не исключают присутствия в in vitro культурах так называемых скрытых (эндофитных) бактерий. Роль этих бактерий в культурах тканей мало изучена, однако ее, например, связывают с регенерационной способностью эксплантов и возможностью трансформировать культивируемые in vitro клетки животных и человека. Бактериальные штаммы, патогенные для человека, могут устойчиво сохраняться в пассируемых культурах и в растениях ex vitro. Расширение среды обитания бактерий создает экологические и генетические риски, которые определяют необходимость тщательного мониторинга эндофитных сообществ в растениях, употребляемых в пищу в сыром виде, а также при применении in vitro технологий в практическом растениеводстве и для получения продуктов питания. Идентификация бактериальных микроорганизмов, колонизирующих in vitro культуры растений, дает возможность изучать влияние бактерий на хозяина, проводить направленную химиотерапию, создавать банк данных микроорганизмов, ассоциированных с культурой растительных тканей. Наиболее распространены два метода идентификации - традиционный, более доступный, но не позволяющий выявлять некультивируемые формы (он основан на использовании культуральных и морфологических характеристик, а также химических и биохимических реакций), и молекулярно-генетический. В последнем случае с использованием метагеномной ДНК и соответствующих специфических праймеров определяют различные последовательности 16S-рРНК, имеющие как консервативные сайты, одинаковые у всех прокариотов, так и пригодные для идентификации видоспецифичные участки. Внутренние транскрибируемые спейсеры (internal transcribed spacers - ITS) преимущественно применяют для различения микроорганизмов на уровне видов и даже штаммов. Таксономический состав бактериальных эндофитов свидетельствует об их разнообразии и отсутствии специфического набора в in vitro культурах растений разной систематической принадлежности и в эксплантах, относящихся к разным органам растения. Среди идентифицированных эндофитных бактерий выявлены потенциально полезные для интактных растений, в частности Streptomycete, Pantoea agglomerans и др., а также патогенные для человека, например Ralstonia mannitolytica, Staphylococcus epidermidis, Corynebacterium amycolatum, Bacillus neonatiensis, Salmonella и Nocaridia spp. При in vitro культивировании растительных объектов длительное бессимптомное присутствие бактерий обусловлено, с одной стороны, подавлением их роста факторами, сопровождающими культивирование растительных эксплантов (pH, температура ниже оптимума для роста бактерий, активирование защитных механизмов), с другой - одновременным поддержанием жизнедеятельности бактерий за счет экссудатов, выделяемых растительным эксплантом. Быстрая пролиферация бактериальных клеток может наступить даже при небольших изменениях первоначальных условий, при увеличении концентрации растительных экссудатов и вследствие собственно in vitro культивирования как стресса в отсутствие регулирующей роли целого организма. По мере увеличения числа пассажей доля растительных культур со скрытой бактериальной контаминацией возрастает. Имеются данные, что при этом некультивируемые эндофиты могут приобретать статус культивируемых. Скрытые бактериальные контаминации способны угнетать регенерацию, микроклональное размножение, вызывать гибель культивируемых in vitro растительных объектов, служить препятствием для воспроизводимости протоколов и иметь отношение к появлению эпигенетических сомаклональных вариантов. Так, фильтраты изолятов Acinetobacter и Lactobacillus plantarum, выделенных из деградирующих каллусов, при инокуляции в экспланты или добавлении в питательную среду резко снижали регенерацию побегов, а бактерии Mycobacterium obuense и M. aichiense угнетали развитие семян в культуре in vitro. Акцентируется проблема получения гнотобиотических растительных культур (в частности, в in vitro коллекциях генетических банков растений), обусловленная сложностью выявления и элиминации бактериальных микроорганизмов.
Бесплатно
Бактериальные патогены картофеля рода Dickeya: мини-обзор по систематике и этиологии заболеваний
Статья научная
В последние годы в Российской Федерации отмечают значительные изменения видового состава возбудителей бактериозов картофеля ( Solanum tuberosum L.) и усиление их вредоносности. Это связано с завозом в страну инфицированного посадочного материала и климатическими изменениями, благоприятными для развития бактериозов, перезимовки патогенов и их переносчиков (насекомых, клещей и нематод), а также с отсутствием в интегрированной защите растений препаратов с бактерицидным действием. Бактерии семейства Enterobacteriaceae вызывают черную ножку, гниль стеблей в поле и мягкую гниль картофеля в хранилищах. В умеренных широтах основными возбудителями бактериозов картофеля считались два вида рода Pectobacterium - Pec-tobacterium atrosepticum (возбудитель черной ножки картофеля) и P. carotovorum (возбудитель мягких гнилей картофеля и овощных культур) (А.Н. Игнатов с соавт., 2015). Однако в последние годы во многих странах отмечено поражения картофеля новыми представителями рода Dickeya, которых долгое время считали возбудителями болезней декоративных и овощных культур. Подробное изучение возбудителей рода Dickeya показало, что эта группа бактерий поражает многие виды растений, включая экономически важные сельскохозяйственные культуры (I.K. Toth с соавт., 2011). Штаммы различались по кругу растений-хозяев, патогенности и фенотипическим свойствам. Установлено, что европейские штаммы, выделенные на картофеле в 1979-1994 годы, в основном относятся к виду D. dianthicola, приспособленному к регионам с умеренным климатом. Тем не менее, с 2005 года варианты Dickeya III биотипа, отнесенные к новому виду D. solani, были обнаружены на картофеле в Европе и стали одними из наиболее агрессивных патогенов этой культуры. Уточнение таксономического положения и разнообразия внутри видов рода Dickeya ( D. сhrysаnthеmi, D. dadantii, D. dianthicola, D. dieffenbachiae, D. paradisiaca, D. zeae, D. solani ) дает основания для разработки новых методов диагностики и борьбы с этими фитопатогенами (L. Tsror с соавт., 2011). За исключением D. dieffenbachiae, все виды рода могут поражать картофель. В ряде областей европейской части России выделены и диагностированы штаммы D. dianthicola и D. solani (А.Н. Карлов с соавт., 2010, 2011; А.М. Лазарев, 2013), секвенирование геномов которых показало их идентичность с бактериями, изолированными в некоторых странах западной Европы и в Латинской Америке (С.В. Виноградова с соавт., 2014). Считается, что D. dianthicola и D. solani перешли на картофель с овощных культур в начале 1990-х годов. Сейчас они поражают растения в большинстве европейских стран, США, Южной Америке, Африке и Азии. На территории России эти бактерии стали причиной серьезных потерь урожая картофеля в последние годы. В 2009-2013 годах было отмечено ежегодное 2-кратное увеличение зараженности партий картофеля этими патогенами. Таким образом, всего за 4 года распространенность возбудителей рода Dickeya в партиях семенного картофеля в России возросла с 3 до 26-28 % (А.Н. Игнатов с соавт., 2015). Защита картофеля от этих патогенов основана на выбраковке зараженного материала и профилактике заражения на всех этапах технологического цикла семеноводства картофеля. Устойчивые сорта пока не обнаружены.
Бесплатно
Статья научная
При создании растительно-микробных ассоциаций in vitro для разработки систем экологически безопасного сельского хозяйства, основанных на замещении минеральных удобрений и пестицидов микробиологическими препаратами, и получения высококачественного оздоровленного посадочного материала особый интерес представляют бактериальные ассоцианты, выделяемые in situ непосредственно из растений и сред их обитания. Использование для их идентификации введенных в стандарт филогенетических маркеров - последовательностей генов 16S рРНК считается достаточно надежным, однако при этом следует принимать во внимание возникающие концептуальные и технические проблемы. Некоторые из них иллюстрирует представляемая работа, в которой приведены результаты молекулярно-генетических и физиолого-биохимических исследований бактериального изолята IPA7.2, выделенного нами из ризосферы картофеля ( Solanum tuberosum L.) сорта Невский. Отметим, что эта культура - один из объектов в изучении растительно-микробной ассоциативности в связи с совершенствованием технологий для получения высококачественного посадочного материала методом микроклонального размножения in vitro. Корректная видовая идентификации изолята основывалась на анализе систематики прокариот, состояние которой отражено в ряде обобщающих публикаций последних лет. В филогенетических конструкциях с близкородственными изучаемому изоляту штаммами родов Ochrobactrum, Brucella, Ensifer, Mesorhizobium, Rhizobium и др., полученных нами на основании сравнения последовательностей ДНК генов 16S рРНК, идентифицируемый изолят находился в непосредственном окружении представителей рода Ochrobactrum. При этом он оказался в составе таксономической группы Ochrobactrum anthropi - одной из 1912 зарегистрированных (по состоянию на ноябрь 2016 года) таксономических групп с 6193 видами прокариот, в каждой из которых сосредоточены виды с совпадающими (или почти совпадающими) последовательностями ДНК гена 16S рРНК (http://www.ezbiocloud.net/identify). В соответствии с концептуальными положениями, сформулированными в имеющихся публикациях, видовые различия внутри этих групп определяются иными молекулярно-генетическими (и физиолого-биохимическими) свойствами и с большой вероятностью связаны с горизонтальным переносом генов. С учетом совокупности результатов, полученных при сравнении свойств культур на основе полифазного подхода, выделенный нами штамм IPA7.2 ближе всего соответствует известному типовому штамму Ochrobactrum lupini LUP21. O. lupini LUP21 способен реинфицировать бобовые растения рода Lupinus и несет гены нодуляции и азотфиксации ( nodD и nifH ), полученные им от ризобиальных видов посредством горизонтального переноса. Это дает основание идентифицировать изучаемый изолят как Ochrobactrum lupini IPA7.2, который может оказаться перспективным бактериальным ассоциантом растений картофеля
Бесплатно
Статья научная
Изучали динамику содержания основных элементов минерального питания растений (азота, фосфора и калия) в агроэкосистемах риса и озимой пшеницы и естественной экосистеме на территории Терско-Сулакской низменности с целью оценки баланса этих элементов.
Бесплатно
Статья научная
Оценивали характер и степень влияния негативных факторов различного генезиса (ксенобиотики, токсиканты, патогенная микрофлора, неадекватные условия содержания и кормления) на структурированность биокерамического матрикса скорлупы куриных яиц. Определяли количественные и качественные показатели белково-пептидной органической составляющей биокерамического матрикса скорлупы инкубационных яиц кур различных пород и кроссов в норме и при патологии, а также характер взаимосвязи между структурой матрикса скорлупы и содержанием в последнем белково-пептидных компонентов.
Бесплатно
Белковый и энергетический обмен у молодняка коз разных генотипов в Республике Армения
Статья научная
Один из способов увеличения молочной продуктивности коз в условиях Республики Армения — скрещивание завезенных пород с местными. Мы исследовали возрастную динамику биохимических показателей крови у местных коз и их помесей, полученных при скрещивании с завезенными альпийскими козами, в период раннего постнатального онтогенеза. Определяли количество метаболитов, участвующих в поддержании активности иммунных клеток (глутамин) и отражающих интенсивность азотистого и энергетического метаболизма (белок, мочевина, креатинин, аланинтрансаминаза, аспартаттрансаминаза, лактатдегидрогеназа, аденозиндезаминаза). Изменения в изучаемых показателях обнаружены при переходе молодняка от молочного типа кормления к растительным и комбинированным кормам, а также в период полового созревания. Различия между породами наиболее ярко проявлялись в период полового созревания. Активность ферментов в крови у местных козлят превосходила таковую у помесей, которые, в свою очередь, имели преимущество по показателям белкового обмена. К годовалому возрасту различия между породами практически нивелировались.
Бесплатно
Бета-литические свойства крови сельскохозяйственных животных при действии ионизирующих излучений
Статья научная
Изучали динамику бета-литической активности крови сельскохозяйственных животных, облученных в сублетальных и летальных дозах. Оценивали действие тестовой (физической) нагрузки на организм облученных лошадей. Обсуждается возможность использования бета-литической активности в качестве дополнительного теста, характеризующего физиологическое состояние организма сельскохозяйственных животных при облучении.
Бесплатно
Статья научная
Расширение зон антропогенных нарушений агроландшафта и загрязнение почв создают серьезную экологическую угрозу. К наиболее опасным поллютантам относят радионуклиды с большим периодом полураспада, попадающие в почву при антропогенных катастрофах. В мировой литературе накоплены обширные данные о влиянии мелиорантов, органических и минеральных удобрений на урожайность и биовынос 137Cs из почвы сельскохозяйственными культурами. В настоящем исследовании нами впервые представлены данные о влиянии природных и антропогенных факторов на миграцию 137Cs в системе почва-растения на примере разных видов семейства мятликовых кормового назначения в отдаленный период после аварии на Чернобыльской АЭС в зависимости от режимов минерального питания. В условиях радиоактивного загрязнения юго-запада Брянской области в период с 2009 по 2011 годы мы исследовали биологический вынос 137Cs из почвы растениями при разной дозе полного минерального удобрения. Почва опытного участка аллювиальная луговая песчаная, агрохимическая характеристика: рНКСl 5,2-5,6, гумус - 3,08-3,33 %, подвижный фосфор - 620-840 мг/кг, обменный калий - 133-180 мг/кг...
Бесплатно
Биогенез рибосом в печени цыплят после введения 17-β-эстрадиола
Статья научная
На цыплятах породы белый леггорн в научном опыте изучали влияние однократной и повторной эстрогенизации на содержание белка, ДНК, РНК, рибосом в печени. Показано, что введение цыплятам 17-β-эстрадиола вызывало пролиферацию и гипертрофию гепатоцитов, увеличение содержания рибосом в них. Содержание рибосом в тканях печени после повторной эстрогенизации было выше, чем после однократной. Наблюдаемые изменения после однократного и повторного введения 17-β-эстрадиола носили обратимый характер.
Бесплатно
Статья научная
Представители рода Bacillus активно используются при создании биопрепаратов для сельского хозяйства в связи со способностью продуцировать широкий спектр биологически активных молекул, обладающих антимикробной активностью, стимулирующих рост растений и восстанавливающих баланс микроорганизмов в пищеварительной системе животных. В представленной работе у штамма Bacillus velezensis КР-2 впервые был выявлен уникальный путь внутриклеточного синтеза осмопротектора глицин-бетаина при участии генов BetA , BetВ , BetT , BetC , о котором у бактерий рода Bacillus ранее не сообщалось. Обнаруженная нами особенность генома B. velezensis КР-2, связанная с синтезом сидерофора миксохелина A, вероятно, также уникальна для этого штамма в отличие от других изученных штаммов, относящихся к виду B. velezensis , поскольку не описана в литературе. Целью исследования был молекулярно-биологический анализ и биоинформатическая аннотация генома штамма Bacillus velezensis КР-2 для выявления генетических детерминант, определяющих возможность биосинтеза разнообразных биологически активных веществ, важных для создания биопрепаратов для сельского хозяйства. Материалом служил штамм B. velezensis КР-2 из коллекции ООО «БИОТРОФ+», выделенный из рубца молочной коровы. Антимикробную активность штамма бактерии исследовали методом отсроченного антагонизма. ДНК выделяли по стандартным методикам с использованием набора Genomic DNA Purification Kit («Thermo Fisher Scientific, Inc.», США). Библиотеку ДНК для полногеномного секвенирования готовили с помощью набора Nextera XT («Illumina, Inc.», США). Нуклеотидные последовательности определяли с использованием прибора MiSeq («Illumina, Inc.», США). Отфильтрованные по длине не менее чем от 50 до 150 п.н. парноконцевые последовательности собирали de novo с использованием геномного сборщика SPAdes-3.11.1 с соответствующими ключами. Сравнительный анализ генома штамма B. ve-lezensis КР-2 с нуклеотидными последовательностями других микроорганизмов проводили при использовании баз данных NCBI (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/). Для филогенетического анализа последовательность гена 16S рРНК передавали на веб-сервис Nucleotide BLAST (https://blast.ncbi.nlm.nih.gov). Для перевода нуклеотидной последовательности контигов в аминокислотную использовали PROKKA 1.12 (https://bioweb.pasteur.fr/packages/pack@prokka@1.12). Функциональную аннотацию генома проводили с помощью веб-сервиса RAST 2.0 (https://rast.nmpdr.org). Для оценки пула генов, связанных с биотехнологически ценными свойствами, и построения метаболических карт использовали базу данных KEGG Pathway (http://www.genome.jp/kegg/). В результате полногеномного секвенирования получили 16 контигов с общей длиной 3936398 п.н., содержащих 46,6 % ГЦ-пар, с качеством N50 2109194 п.н. и N75 844068 п.н. В состав хромосомы входили 3854 кодирующие последовательности (CDS), связанные с синтезом полипептидов. Были выявлены 464 метаболические подсистемы, наиболее представленными из которых оказались подсистемы метаболизма аминокислот и их производных (431) и метаболизма углеводов (416). У штамма B. velezensis КР-2 обнаружен комплекс потенциальных свойств, включая синтез антимикробных пептидов, жирных кислот, витаминов, сидерофоров, ауксинов, способность к адгезии, устойчивость к токсическим соединениям, моторику и хемотаксис, возможность противостоять стрессовым факторам, стимулировать рост растений и участвовать в метаболизме фосфатов. В частности, в геноме B. velezensis КР-2 показано присутствие генов ( BacA , BacB , BacG , BacF , BacD ), вовлеченных в образование бацилизина - нерибосомно синтезируемого антимикробного бактериоцина. Данные о возможности синтеза этого дипептида согласуются с фенотипической характеристикой штамма - наблюдаемым in vitro антагонизмом в отношении Staphylococcus aureus , Escherichia coli , Fusarium oxysporum и Clostridium butyricum . У B. velezensis КР-2 нами выявлен уникальный путь внутриклеточного синтеза осмопротектора глицин-бетаина при участии генов BetA , BetВ , BetT , BetC , о наличии которого у бактерий рода Bacillus ранее не сообщалось. Выявлена способность синтезировать ауксины - индол-3-этанола, с продукцией которого ассоциированы гены IAR , TO , индол-3-ацетальдегида ( IAD , AAD , AO ) и индол-3-ацетонитрила ( N3 ). В геноме B. velezensis КР-2 мы также идентифицировали несколько кластеров генов, ассоциированных с синтезом сидерофоров ( DhbA , DhbB , DhbC , FeuA , FeuB , FeuC , FeuD ). Судя по данным лабораторных исследований и полногеномного секвенирования, штамм бактерии B. velezensis КР-2 - это один из бактериальных ресурсов, полезных для использования в сельском хозяйстве. Обнаруженные нами уникальные пути синтеза глицин-бетаина при участии генов BetA , BetВ , BetT , BetC важны для клеточной адаптации штамма B. velezensis КР-2 к высокоосмолярному стрессу, который создается в средах, подверженных частым колебаниям содержания воды, например в подвяленной растительной массе силоса и верхних слоях почвы.
Бесплатно
Биологизированный контроль основных болезней алычи во влажных субтропиках Краснодарского края
Статья научная
Для борьбы с фитопатогенами в посадках косточковых культур, в частности алычи ( Prunuscerasifera Ehrh.), обычно используют химические фунгициды. Альтернативой им служат биофунгициды - препараты на основе сапротрофных бактерий и грибов. Большинство этих препаратов одновременно подавляют размножение фитопатогенных грибов, снижая инфекционную нагрузку, и индуцируют иммунные реакции растений, повышая их устойчивость к фитопатогенным организмам и другим неблагоприятным факторам внешней среды. В настоящей работе впервые в условиях влажных субтропиков Российской Федерации дана сравнительная оценка эффективности биофунгицидов Бактофит, Витаплан, Гамаир, Фитоспорин-М, использованных совместно с химическими фунгицидами Скор и Хорус в половинной норме расхода, на посадках алычи сорта Обильная. Нашей целью стала разработка систем биологизированной защиты алычи от основных заболеваний (кластероспориоза, монилиоза и серой гнили плодов) на основе применения биопрепаратов совместно со сниженными дозами химических фунгицидов, а также оценка эффективности таких систем и их влияния на урожайность и ежегодный прирост осевых побегов алычи в условиях влажных субтропиков Краснодарского края. Исследования проводили в 2015-2017 годах в посадках алычи сорта Обильная на производственных участках Государственного унитарного предприятия Краснодарского края «Октябрьский» (г. Сочи). Изучена эффективность бактериальных биофунгицидов Бактофит, СП (ООО ПО «Сиббиофарм», Россия), Витаплан, СП (ООО «АгроБиоТехнология», Россия), Гамаир, СП (ООО «АгроБиоТехнология», Россия), Фитоспорин-М, Ж (ООО «НВП «БашИнком», Россия), созданных на основе разных штаммов бактерии Bacillus subtilis , в смеси с половинными нормами препаратов Хорус (Horus®, «Syngenta AG», Швейцария) и Скор (Skor®, «Syngenta AG», Швейцария), а также биологического препарата Глиокладин, Ж (ООО «Агробиотехнология», Россия) на основе гриба Trichoderma harzianum без смешивания с Хорусом и Скором. Обработку деревьев проводили посредством опрыскивания растворами фунгицидов два раза за весенний сезон: в фазу набухания почек и в фазу активного роста побегов после цветения. В контроле при обработке использовали воду, в качестве эталона проводили обработку химическими фунгицидами Хорус (1-я обработка) и Скор (2-я обработка). Регулярно оценивали интенсивность развития кластероспориоза, монилиоза и серой гнили плодов и биологическую эффективность использованных препаратов, урожайность и величину годового прироста осевых побегов. По итогам трехлетнего эксперимента максимальную статистически значимую биологическую эффективность в защите алычи от кластероспориоза, серой гнили и бурой монилиальной гнилей показали бактериальный биофунгицид Фитоспорин-М (в сочетании с половинными нормами расхода Хоруса и Скора) и грибной биофунгицид Глиокладин, который применяли без химических фунгицидов. Немного ниже оказалась эффективность Гамаира, но она все же превышала аналогичные показатели эталонной обработки химическими фунгицидами. Эффективность Бактофита в большинстве случаев была ниже, чем в эталоне. Во всех вариантах наименьшую эффективность показал Витаплан. Биологическая эффективность всех испытанных препаратов в отношении монилиальной бурой гнили оказалась ниже, чем в случае серой гнили и кластероспориоза. Урожайность алычи при обработке Фитоспорином-М, Глиокладином и Гамаиром была практически одинаковой во всех опытных вариантах (9,8-11,5 т/га), примерно в 1,8-1,9 раза превышая контрольные значения (5,4-5,7 т/га) и в 1,1-1,2 раза - эталонные (8,9-9,1 т/га). При использовании Бактофита урожайность алычи была почти равна эталонной (8,7-9,4 т/га), при обработке Витапланом - регулярно ниже эталонной (6-7 т/га). Показатели сохраненного урожая в вариантах применения биологических препаратов достигали 9,7-11,5 т/га. Увеличение прироста осевых побегов алычи по сравнению с контролем оказалось максимальным (в 1,7 раза) при применении Глиокладина и немного меньшим - при использовании Фитоспорина-М и Гамаира, тогда как при применении Бактофита и Витаплана оно было ниже эталонных значений на 15-25 %, только в 1,1-1,2 раза превышая контроль. Таким образом, биологические средства защиты растений на основе Bacillus subtilis и Trichoderma harzianum могут успешно применяться против основных болезней алычи в субтропиках Краснодарского края. Допустимо применение бактериальных препаратов в смеси с уменьшенными нормами расходов химических фунгицидов, что позволило бы сокращать объемы используемых химических пестицидов и экономить средства на проведение защитных мероприятий.
Бесплатно
Статья научная
Вследствие широкого распространения гельминтозов животных возникает необходимость применения инновационных противопаразитарных препаратов. Фенбендазол широко используется во всем мире для химиотерапии гельминтозов, однако в ряде случаев эффективен только в повышенной дозе. В настоящей работе нами впервые показано изменение физико-химических свойств, параметров фармакокинетики и повышение антигельминтной эффективности фенбендазола, полученного посредством механохимической обработки с использованием для адресной доставки динатриевой соли глицирризиновой кислоты. Целью наших исследований было повышение биологической активности твердой дисперсии фенбендазола с динатриевой солью глицирризиновой кислоты (ТДФ с Na2ГК), оценка растворимости композиций ТДФ с Na2ГК, параметров фармакокинетики и их антигельминтной эффективности на лабораторных моделях Trichinella spiralis и Hymenolepis nana и в полевых условиях на овцах, спонтанно зараженных желудочно-кишечными нематодами и мониезиями. ТДФ с Na2ГК была получена в одну стадию механохимического процесса в шаровой мельнице LE-101 (Венгрия). Соотношение фенбендазола («Changzhou Yabong Pharmaceuticals Co., Ltd.», Китай) и динатриевой соли глицирризиновой кислоты («Yuli County Jinxing Licorice Products Co.», Китай) было равным 1:10. Процесс продолжался в течение 4 ч при 90 об/мин. Параметры фармакокинетики фенбендазола и его метаболитов в организме овец породы ставропольский меринос изучали методом высокоэффективной жидкостной хроматографии с тандемным масс-спектрометрическим детектированием. Сформировали две группы клинически здоровых овец (по 5 гол. в каждой), в одной животные однократно перорально получали ТДФ с Na2ГК, в другой - субстанцию фенбендазола (ФБЗ) (дозы 2 мг/кг). Пробы крови отбирали из яремной вены до и через 1, 2, 4, 6, 8, 12, 24, 33, 48, 72 и 144 ч после введения ТДФ с Na2ГК и базового препарата. Рассчитывали константу скорости абсорбции, время всасывания в кровь половины введенной дозы, клиренс, максимальную концентрации в сыворотке крови, время достижения максимальной концентрации, период полувыведения, площадь под кривой «концентрация-время» и время удержания в кровотоке. Для оценки эффективности ТДФ с Na2ГК против Hymenolepis nana и Trichinella spiralis использовали по 50 белых инбредных мышей-самок линии BALB/c массой 16-18 г. Яйца H. nana вводили животным внутрижелудочно с помощью шприца (по 200 яиц на особь). На 13-е сут после заражения в желудок мышей I, II и III групп (по 10 особей в каждой) однократно вводили ТДФ с Na2ГК в дозах соответственно 3,0; 2,0 и 1,0 мг/кг по д.в. в 1 % крахмальном геле. Базовым препаратом служила субстанция ФБЗ, которую задавали в дозе 2,0 мг/кг (IV опытная группа). Животные контрольной группы получали крахмальный гель в том же объеме. Изолят T. spiralis получали посредством серийного пассажа личинок I стадии самкам крыс. До заражения мышей содержали в течение 12 ч на голодной диете, затем им в желудок вводили по 200 личинок с помощью туберкулинового шприца. На 3-и сут после заражения мышей разделили на четыре опытные и одну контрольную группы (по 10 особей в каждой). ТДФ с Na2ГК вводили в желудок мышам I, II и III опытных групп в дозах соответственно 3,0; 2,0 и 1,0 мг/кг по д.в. в 1 % крахмальном геле. Субстанцию ФБЗ вводили особям IV опытной группы в дозе 2 мг/кг. Контрольные животные получали 1,5 % крахмальный гель в той же дозе. Эффективность испытуемых средств против H. nana и T. spiralis определяли по данным вскрытия. Антигельминтную активность ТДФ с Na2ГК на молодняке овец породы ставропольский меринос изучали в производственных условиях ООО «Агроресурс» (Самарская обл., Пестравский р-н) летом 2016-2017 годов. При каждой инвазии животным подопытных групп назначали однократно перорально ТДФ с Na2ГК в дозах 3,0; 2,0 и 1,0 мг/кг по действующему веществу в сравнении с субстанцией ФБЗ в дозе 2,0 мг/кг. Контрольной группе животных препарат не вводили. Антигельминтную активность лекарственных форм определяли по данным вскрытий кишечника мышей и результатам исследований проб фекалий овец методом McMaster до и после введения препаратов. Данные физико-химических исследований показали повышение растворимости, уменьшение размеров частиц композиций ТДФ с Na2ГК и образование агрегатов неправильной формы. Результаты изучения параметров фармакокинетики свидетельствовали о значительном повышении скорости абсорбции ТДФ с Na2ГК и поступления их в кровь, повышении в 2,5 раза максимальной концентрации фенбендазола и его метаболитов в крови, а также снижении скорости выведения препарата из организма по сравнению с субстанцией ФБЗ. ТДФ с Na2ГК в дозах 3,0; 2,0 и 1,0 мг/кг проявляла соответственно 100; 98,05 и 92,74 % активность против T. spiralis ; 100; 98,67 и 89,04 % - против H. nana ; 100; 95,37; 92,07 - против Nematodirus spp.; 100; 95,42 и 90,75 % - против желудочно-кишечных стронгилят; 96,44; 91,61 и 81,12 % - против Moniezia expansa.
Бесплатно
Статья научная
На протяжении тысячелетий при культивировании пшеницы в суровых условиях Центральной Азии были созданы местные сорта, адаптированные к локальным почвенным и климатическим условиям. В прошлом основное производство пшеницы в Узбекистане было сосредоточено на богаре в предгорных и горных районах, где количество тепла и осадков соответствует минимальным условиям для устойчивого возделывания. Расширение площадей под интенсивными высокоурожайными сортами привело к уменьшению территорий, на которых высевают стародавние сорта. Эти сорта сохранялись лишь местными фермерами в отдаленных частях страны, где не проводилось широкого внедрения коммерческих сортов. Использование ценных генетических ресурсов местного происхождения исключительно важно для селекционных проектов. Цель настоящей работы - охарактеризовать стародавние сорта мягкой пшеницы Узбекистана по морфологическим и количественным признакам (высота растений, продуктивность) с учетом геоинформационных характеристик мест возделывания, а также провести анализ элементов структуры урожая. Объектами исследования служили стародавние местные сорта пшеницы Кзыл-бугдай, Ак-бугдай, Тюя-Тышь, безымянный местный сорт, а также сорт Сурхак, выведенный из популяции местного стародавнего сорта. Стародавние сорта отличаются от современных по морфологическим признакам (высота растений, длина и плотность колоса), по которым в этих регионах велся отбор. В результате экспедиционных исследований с использованием GPS-навигации была составлена карта распространения перечисленных сортов. Собранные образцы стародавних сортов возделывали в течение четырех сезонов. Для сравнения в качестве контроля использовали коммерческий сорт Краснодарская 99. Результаты биометрической оценки 15 исследованных линий стародавних сортов пшеницы (Кзыл-бугдай 2-6Т, Кзыл-бугдай 3-7Т, Кзыл-бугдай 9-4Т, Кзыл-бугдай 5-4Т, Кзыл-бугдай 11-4Т, Ак-бугдай 7-3Т, Сурхак 12-3Т, Ак-бугдай 8-2Т, Тюя-Тышь 10-4Т, Кзыл-бугдай 1-4Т, 13-8Т (без названия), 14-3Т (без названия), Ак-бугдай 16-5Т, Сурхак 15-6Т) показали достоверные различия по высоте стеблестоя между ними и контрольным сортом. Анализ средней урожайности у изученных стародавних сортов достоверных различий с контролем (коммерческий сорт Краснодарская 99) не выявил, однако две линии (Тюя-Тышь 10-4Т и Кзыл-бугдай 1-4Т) достоверно отличались от контрольного сорта. У девяти линий (Кзыл-бугдай 2-6Т, Кзыл-бугдай 3-7Т, Кзыл-бугдай 9-4Т, Кзыл-бугдай 5-4Т, Сурхак 12-3Т, Кзыл-бугдай 1-4Т, 14-3Т (без названия), Ак-бугдай 16-5Т, Сурхак 15-6Т) масса 1000 зерен оказалась выше, чем у контрольного сорта. У линий Кзыл-бугдай 9-4Т, Ак-бугдай 8-2Т, Ак-бугдай 16-5Т и 13-8Т (без названия) содержание клейковины в зерне статистически значимо превышало контрольный показатель у сорта Краснодарская 99, а остальные линии характеризовались средним содержанием клейковины.
Бесплатно
Статья научная
Исследовали влияние рекомбинантных штаммов Lactobacillus acidophilus КЗ (pLF-SL2) и Lactobacillus sp. 8PA3 (pLF-SL2), экспрессирующих эукариотический ген соматолиберина, на рост и развитие кроликов. Определяли гематологические, биохимические и морфолого-гистологические показатели, а также оценивали общее клиническое состояние животных, сохранность и заболеваемость молодняка. Обсуждается возможность перорального применения рекомбинантных штаммов лактобацилл, экспрессирующих образование соматолиберина в пищеварительном тракте животных, с целью повышения продуктивности последних и улучшения качества мяса.
Бесплатно
Статья научная
Сохранение генетических ресурсов имеет важное значение для обеспечения населения продуктами питания в условиях роста его численности, ограниченности ресурсов Земли и исчезновения видов. В зависимости от стратегии сохранения генетических ресурсов используется два основных метода: in situ - сохранение видов в естественной среде обитания, ex situ - сохранение компонентов биологического разнообразия вне естественных мест обитания или посредством криоконсервации биологических материалов. Криоконсервация позволяет использовать генетический ресурс диких видов не только для сохранения и восстановления, но и для интродукции в генотип домашних животных. Зубр ( Bison bonasus ) относится к редким исчезающим видам. В настоящее время численность вольноживущих зубров в России составляет более 1500 гол. Проводится научно-исследовательская работа по сохранению генофонда зубра в России, одна из основных составляющих которой - создание криобанка семени. Настоящая работа посвящена изучению биологической полноценности криоконсервированного эпидидимального семени зубров после длительного (более 20 лет) хранения. Сбор сперматозоидов проводили постмортально из придатка семенника от самцов, получивших несовместимые с жизнью травмы, или от выбракованных (предназначенных для охоты) особей. Количество и подвижность свежеполученного эпидидимального семени определяли по методике, применяемой для оценки качества семени быков-производителей. Семя замораживали в гранулах в соответствии с технологией криоконсервации спермы быков-производителей. Подвижность сперматозоидов оценивали с применением технологии computer-assisted semen analysis (CASA), степень фрагментации ДНК изучали в тесте с акридиновым оранжевым. Состояние акросом определяли с помощью Diff Quik окрашивания. Также изучали морфометрические показатели сперматозоидов, полученных от зубров ( n = 4) и быков-производителей голштинской породы ( n = 15) (использовали эякулированное семя быков). Сперма быков была криоконсервирована в пайетах, сперма зубров - в гранулах. Срок хранения семени зубров составлял более 20 лет, быков - не более 2 лет. Количество сперматозоидов с поступательно-прямолинейным движением у разных зубров существенно различалось: у Мутфиля и Моруса доля сперматозоидов класса А + В в замороженно-оттаянном семени составила более 28 %, у Авеля и Мисира неподвижных сперматозоидов было более 67 %, с манежным и колебательным движением - соответственно 12,1 и 10,4 %. Частота сперматозоидов с патологической морфологией значительно варьировала в зависимости от индивидуальных особенностей зубров: максимальное значение - 14,6 %, минимальное - 6,8 %. Степень фрагментации ДНК в хроматине сперматозоидов изменялась от 7 до 86 %. По всем морфометрическим параметрам, кроме ширины головки, сперматозоиды зубров уступали сперматозоидам быков-производителей. Следует отметить, что различия между группами по показателям, кроме площади головки, не были достоверны (площадь головки сперматозоида у быков оказалась на 3,14 мкм2 больше, чем у зубров).
Бесплатно
Биологическая роль тиамина и проявление авитаминоза В1 у овец
Статья научная
Оценивали клинические симптомы, биохимические показатели крови и тканей головного мозга у здоровых овец и при авитаминозе B1, индуцированном введением пиритиамина и окситиамина, а также у животных, спонтанно заболевших цереброкортикальным некрозом.
Бесплатно
Статья научная
Томатная минирующая моль Tuta absoluta (Meyrick) ( Lepidoptera: Gelechiidae ), к естественному ареалу которой относятся страны Южной Америки, получило широкое распространение в странах Африки и Европы. С 2015 года вредитель был зарегистрирован и в Республике Узбекистан. Известно о развитии у него устойчивости ко многим химическим средствам защиты растений. Кроме того, пестициды могут в значительной степени изменять интенсивность метаболических процессов растений, в частности фотосинтеза, что снижает продуктивность и качество урожая. В этой связи интерес представляют растительные вещества, применение которых перспективно в защите растений. В настоящей работе впервые показана биологическая эффективность экстракта растения Haplophyllum perforatum в отношении личинки томатной минирующей моли в полевых условиях. Экстракт положительно влиял на содержание хлорофиллов в листьях томата и повышал общую площадь листовой поверхности. Целью нашей работы было изучение биологической эффективности растительного экстракта растения Haplophyllum perforatum и его комплекса с регулятором роста Учкун в отношении личинок Tuta absoluta, а также их влияния на физиологические показатели томата. Полевой эксперимент был проведен на участке фермерского хозяйства Super Garden (Ташкентская обл., Кибрайский р-н). Растения томата сорта ТМК-22 опрыскивали экстрактом H. perforatum и его композицией с регулятором роста Учкун, который разработан на основе полипренолов, выделенных из листьев хлопчатника. Также использовали инсектицид природного происхождения Проклэйм (Proclaim®), действующим веществом которого служит 5 % эмамектин бензоат («Syngenta Crop Protection AG», Швейцария). Рассаду высаживали 24 апреля 2020 года. Размещение делянок рандомизированное, повторность 4-кратная. Опрыскивание проводили в фазу начала цветения томатов при наличии на них вредителя с численностью не ниже экономического порога вредоносности. Схема опытов была следующей: контроль (вариант без обработки), эталон Проклэйм, 5 % (ВРГ-водорастворимая гранула, 0,4 кг/га), экстракт H. perforatum , 1,0 % (ВЭ-водная эмульсия, 0,4 кг/га), композиция - экстракт H. perforatum , 1,0 % + Учкун, 0,0001 % (ВЭ, 0,4 кг/га). Биологическую эффективность экстрактов оценивали по снижению численности личинок вредителя. За 1 сут перед обработкой, на 3-и, 7-е и 14-е сут после обработки учитывали личинок 1-2-го и 3-4-го возраста. Содержание хлорофиллов оценивали спектрофотометрическим методом. На протяжении периода вегетации учитывали биометрические показатели: площадь листовой поверхности, высоту растений, число листьев, цветков, плодов. Общую площадь листовой поверхности определяли весовым методом. Была выявлена высокая токсичность экстракта H. perforatum и его композиции с препаратом Учкун против томатной минирующей моли. Наибольшее снижение числа личинок вредителя наблюдалось на 7-е сут после опрыскивания томатов. На фоне увеличения численности в контроле эффективность экстракта в отношении личинок 1-2-го возраста составляла 87,1 %, 3-4-го возраста - 77,5 %. В вариантах с применением композиции (84,1 и 70,0 %) и инсектицида (87,0 и 70,0 %) эффективность была практически сопоставимой. Обработка растений исследуемыми растворами способствовала увеличению содержания фотосинтетических пигментов в поврежденных листьях. После воздействия экстрактом содержание хлорофилла а было выше контроля в 1,1 раза, хлорофилла b - в 1,8 раза, их суммы - в 1,5 раза, после обработки композицией количество хлорофиллов а и b превышало значения в контрольном варианте соответственно в 2,2 и 2,1 раза, их суммы - в 1,7 раза. Также происходило увеличение площади листовой поверхности: после обработки экстрактом H. perforatum показатели были выше контроля на 75,0 %, композицией - на 58,3 %, число листьев увеличивалось соответственно на 85,1 и 89,9 %. В варианте с применением экстракта число цветков составляло 8,3 шт/растение, плодов - 3,8 шт/растение, при обработке композицией - 8,9 и 4,1 шт/растение, в варианте с применением Проклейм - 7,8 и 3,5 шт/растение, в контроле - всего 2,2 и 1,2 шт/растение. Таким образом, нами была показана возможность применения растительного экстракта H. perforatum в борьбе с томатной минирующей молью. Установлено, что при обработке растений композицией экстракта с регулятором роста наблюдается улучшение физиолого-биохимических показателей растений томата.
Бесплатно
Статья научная
Биологически активные вещества, которыми богат чеснок посевной ( Allium sativum L., семейство Амариллисовые, подсемейство Луковые), получают как из его листьев, так и из луковицы. Вещества, выделенные из чеснока посевного, преимущественно используются для лечения различного рода заболеваний человека, но мало что известно о применении настоев и отваров этого растения для борьбы с фитопатогенами. В настоящее время созданию эффективных средств защиты сельскохозяйственных культур от болезней на основе природных биологически активных соединений отдается предпочтение. В представленной работе из луковицы чеснока посевного A. sativum L. (сорт Подмосковный) были выделены два вещества белковой природы - описанный в литературе лектин-аллиназный комплекс (ЛАК), состоящий из фермента аллиназы (молекулярная масса 54 кДа) и маннозоспецифичного лектина чеснока (ASA - A. sativum allinase) (молекулярная масса 6,4 кДа), который образуется при повреждении клеток тканей луковицы растения, и не описанный ранее пептид с молекулярной массой 4392 Да (П 4392 Да), который был получен впервые. В доступной литературе мы не обнаружили каких-либо сведений о биологической активности этих веществ. При изучении влияния ЛАК на жизнеспособность возбудителя пирикуляриоза риса (гриб Magnaporthe grisea ) было показано, что этот комплекс защищает растения риса от пирикуляриоза (доля незараженных листьев увеличилась с 15 % в контроле до 75 % в опыте). В то же время ЛАК не подавлял прорастание спор у M. grisea (прорастание спор как в контроле, так и в опыте - 80-90 %). Таким образом, протекторное действие ЛАК может быть обусловлено активацией защитных реакций растения. Испытывая П 4392 Да в концентрации, соответствующей 10-11 мг/мл, против другого грибного патогена - возбудителя гельминтоспориоза Вipolaris sorokiniana на листьях пшеницы и ячменя, мы наблюдали ингибирование развития болезни. Поскольку при этом пептид не подавлял рост колоний B. sorokiniana, можно предположить, что П 4392 Да тоже способен активировать защитные функции у зараженного фитопатогеном растения. При оценке влияния пептида из чеснока посевного на семена и стимуляцию роста у ряда сельскохозяйственных культур (горох, огурец, горчица, подсолнечник и чеснок) было показано увеличение всхожести семян (на 13,6 % при р
Бесплатно
