Статьи журнала - Сельскохозяйственная биология
Все статьи: 1718
Статья научная
Повышение числа ооцит-кумулюсных комплексов (ОКК), получаемых за один сеанс пункции фолликулов (ovum pick-up, OPU), а также улучшение качества ОКК в отношении их компетенций к дальнейшему развитию - ключевые факторы эффективного использования коров-доноров в программах по получению эмбрионов in vitro (IVP). Изменения метаболического статуса, обусловленные нарушением обмена веществ, могут создавать неоптимальное микроокружение для ооцитов, оказывая тем самым негативное влияние на их качество и успех программ OPU/IVP. В настоящей работе впервые выявлена связь некоторых биохимических показателей сыворотки крови у коров истобенской породы с числом и качеством ооцитов и их компетенцией к дальнейшему развитию в системе in vitro. Целью работы было изучение ассоциаций содержания метаболитов в сыворотке крови с фолликулярным паттерном яичников, результативностью УЗИ-ассистированной пункции (OPU) и получения IVP-эмбрионов у телок-доноров истобенской породы. Исследования проводили в 2023-2024 годах на половозрелых телках (Bos taurus) истобенской породы (n = 6) в возрасте 22-24 мес c нормальной упитанностью и гормонально синхронизированным половым циклом. Время эксперимента приходилось на стойловый период (ноябрь-декабрь). Для получения ооцитов выполняли серию из девяти последовательных сеансов OPU на 4-е (OPU1), 7-е (OPU2), 11-е (OPU3), 14-е (OPU4), 18-е (OPU5), 21-е (OPU6), 25-е (OPU7), 28-е (OPU8) и 32-е сут (OPU9) после прихода животных в охоту (0-е сут). Для аспирации фолликулов использовали систему для OPU у крупного рогатого скота («Minitube GmbH», Германия) с ультразвуковым секторным зондом Aloka UST-9111-5, 5 МГц/90°/14 мм. Всего на шести телках было выполнено 54 сеанса OPU. Перед OPU проводили ультразвуковое исследование яичников с фиксацией видеоизображений. В каждом яичнике подсчитывали УЗИ-видимые фолликулы, после чего аспирировали фолликулярную жидкость. Для оценки результативности OPU определяли общее число полученных ОКК и степень извлечения ОКК, которую вычисляли, как долю полученных ОКК от числа аспирированных фолликулов, выраженную в процентах. По результатам морфологической оценки ОКК делили на три класса: хорошие, удовлетворительные и плохие (дегенерированные). Для оценки компетенций ооцитов к развитию в системе in vitro определяли долю созревших ооцитов, долю эмбрионов, прошедших первое деление-дробление, и долю эмбрионов, развившихся до стадии бластоцисты. Образцы крови отбирали из хвостовой вены непосредственно перед сеансом OPU. Биохимические исследования осуществляли на автоматическом биохимическом анализаторе ERBA XL-640 («ERBA, Lachema s.r.o.», Чешская Республика) с использованием системных реагентов. Для характеристики азотистого обмена определяли содержание в сыворотке крови общего белка, альбуминов, глобулинов, мочевины, креатинина, активность аланин- и аспартатаминотрансферазы (АЛТ и АСТ), а также соотношение содержания альбумина к глобулину (А/Г). Параметры углеводно-липидного обмена контролировали по показателям содержания в сыворотке крови глюкозы, триглицеридов, фосфолипидов, общего билирубина и холестерина. Для оценки статуса минерального обмена определяли содержание в сыворотке крови кальция, фосфора, щелочной фосфатазы, железа и хлоридов, а также рассчитывали отношение содержания кальция к фосфору (Ca/P). Концентрация всех определяемых метаболитов и ферментов крови находилась в пределах референсных значений, за исключением щелочной фосфатазы, которая несколько превышала лимиты. Отсутствие существенных отклонений от нормы, а также незначительные и средней степени коэффициенты вариации исключали влияние паратипических факторов на состояние здоровья животных. Двухфакторная модель, учитывающая животное и сеанс OPU, позволила объяснить 84,2-94,6 % изменчивости в содержании метаболитов азотистого обмена, 86,9 % - глюкозы, 51,0-94,5 % - метаболитов липидного обмена, 42,4-69,2% - показателей минерального обмена и 99,9 % - активности щелочной фосфатазы. Результаты корреляционного анализа показали наличие ассоциаций общего числа фолликулов с содержанием в сыворотке крови некоторых метаболитов: альбумина (r = -0,57, p function show_abstract() { $('#abstract1').hide(); $('#abstract2').show(); $('#abstract_expand').hide(); }
Бесплатно
Статья научная
Разведение крупного рогатого скота, генетически устойчивого к заболеваниям, - перспективное направление для предотвращения распространения инфекционных болезней у домашних животных. Лейкемия - одно из частых заболеваний, вызывающих существенные экономические потери. В ряде исследований было показано, что полиморфизмы гена DRB3 в локусе лейкоцитарного антигена крупного рогатого скота ( BoLA ) ассоциированы с устойчивостью коров к персистентному лимфоцитозу (PL) - клинической форме проявления лейкемии. Аллели, связанные с чувствительностью к PL, как правило, превалируют в популяциях крупного рогатого скота, что может отражать их связи с показателями молочной продуктивности. Целью нашей работы стало исследование ассоциаций между генотипами локуса BoLA-DRB3 и показателями молочной продуктивности в российской популяции молочного скота. С использованием метода ПЦР-ПДРФ (полиморфизма длин рестрикционных фрагментов) выполнили генотипирование 171 быка-про-изводителя голштинской породы по DRB3. Идентифицированные аллели BoLA-DRB3 были разделены на три категории в соответствии с чувствительностью носителей к PL. Аллели DRB3.2*08, DRB3.2*16, DRB3.2*22 и DRB3.2*24 относились к ассоциированным с чувствительностью (S), аллели DRB3.2*11, DRB3.2*23 и DRB3.2*28 - с устойчивостью (R), остальные - к нейтральным (N). Однофакторный дисперсионный анализ показал значимое влияние генотипа по гену DRB3 на изучаемые показатели ( F = 7,0-19,3; P
Бесплатно
Статья научная
Сорта роз, выращиваемых на срез, различаются по степени затрат на защиту от вредителей, в первую очередь от обыкновенного паутинного клеща Tetranychus urticae Koch., для борьбы с которым проводят от 6-8 до 25 и более обработок акарицидами. Хищный клещ фитосейулюс Phytoseiulus persimilis A.-H. может быть использован в качестве альтернативы или дополнения к обработкам химическими препаратами. В настоящей работе благодаря многолетнему мониторингу развития вредителя на производственных площадях впервые дана количественная оценка связи отдельных морфологических особенностей структуры куста, а именно площади дольки сложного листа и общей площади листовой поверхности куста, со степенью развития паутинного клеща на разных сортах розы Rosa hybrida в присутствии акарифага фитосейулюса, то есть в системе триотрофа в защищенном грунте. На основе этого получены уравнения, позволяющие прогнозировать развитие вредителя и объемы внесения акарифага на разных сортах. Целью работы была многолетняя оценка заселяемости различных сортов роз обыкновенным паутинным клещом, установление ее связи с особенностями отдельных элементов структуры кустов, а также подбор математических моделей, позволяющих прогнозировать заселяемость роз этим вредителем и необходимые объемы использования хищного клеща фитосейулюса для борьбы с ним. Наблюдения за развитием обыкновенного паутинного клеща проводили в блочной стеклянной теплице ООО «Агролидер» (Ленинградская обл., Выборгский р-н) на растениях розы чайно-гибридной группы (18 сортов). Площадь теплицы составляла 45000 м2. Использовали балльную систему оценки заселенности роз паутинным клещом. Для этого теплица была разделена на участки. Каждый участок представлял собой отрезок двойного ряда кустов роз. Длина отрезка - 3,95 м, площадь - 8,02 м2. Обследование заключалось в визуальном осмотре растений на участке и присвоении балла заселенности от 1 до 5. Обследования проводили 2 раза в месяц, общее число учетов за год - не менее 24. Динамику заселенности роз паутинным клещом оценивали на протяжении 8 лет (2011-2018 годы). С 2011 года на отдельных сортах, а с 2012 - на всей площади комбината для борьбы с обыкновенным паутинным клещом применяли хищного клеща фитосейулюса Ph. persimilis , которого вносили, используя сплошной и локальный методы. Сплошное внесение от 3 до 10 особей/м2 по всей площади теплиц осуществляли 1-1,5 раза в месяц, в очаги - от 10 до 60 особей/куст еженедельно, до тех пор, пока продолжали появляться новые значительные очаги вредителя. Акарициды использовали только в тех случаях, когда заселенность роз T. urticae превышала 2,5 балла. Через 7 сут после первой обработки проводили повторную. Определяли следующие морфометрические показатели: число стеблей в верхней части куста (короне) и на всем кусте, длину продуктивных стеблей, число долек сложного листа, листьев на всем стебле и на 10 см стебля, листьев в короне куста и на всем кусте, площадь поверхности дольки и всего листа, площадь листовой поверхности короны и всего куста. Для оценки связи заселяемости отдельных сортов роз с особенностями элементов структуры их кустов использовали корреляционный анализ, а для ее математического описания - регрессионный (уравнения прямолинейной регрессии). Чтобы установить взаимосвязь параметров отдельных элементов структуры кустов роз с заселяемостью паутинным клещом, применяли двухфакторный дисперсионный анализ. При сравнении параметров регрессионных моделей, построенных по выборочным данным, использовали метод наименьших квадратов. Два наиболее контрастных по средней многолетней заселяемости сорта Brazil и Aqua различались в среднем в 17,8 раза. Остальные сорта можно было разделить на 6-8 групп, из которых наиболее контрастные различались в 5 раз. Сорта роз достоверно различались по средним показателям отдельных элементов структуры кустов: числу стеблей в короне и на всем кусте, долек у сложного листа, листьев на всем стебле и на 10 см стебля, листьев в короне и на всем кусте, дли
Бесплатно
Связь колострального иммунитета и биохимического статуса у новорожденных телят в первые дни жизни
Статья научная
Известно, что у животных с десмохориальным типом плаценты колостральные иммуноглобулины поступают из пищеварительного тракта в кровь в неизменном виде в первые двое суток после рождения, но наиболее активны в первые часы жизни. На пассивный транспорт этих иммуноглобулинов влияют различные факторы — породные особенности, условия содержания, сроки, объем и качество выпаиваемого молозива. Однако влияние метаболического и антиоксидантного статуса телят на формирование колострального иммунитета до настоящего времени изучено недостаточно. В исследованиях, выполненных на 30 новорожденных телятах красно-пестрой породы, проведенных в условиях производственного комплекса в Новоусманском районе Воронежской области, нами установлено, что повышение содержания магния и снижение кальций-магниевого соотношения в сыворотке крови приводит к нарушению нервно-мышечной проводимости и мышечного тонуса, что проявляется более поздним появлением сосательного рефлекса, его слабой выраженностью и служит причиной выпаивания недостаточного количества материнского молозива. В условиях длительной (более 48 ч) гипоксии и ацидоза при повышенном образовании токсичных продуктов пероксидного окисления липидов у новорожденных телят нарушается транспорт колостральных иммуноглобулинов из кишечника. Окислительная модификация белков и липидов ведет к повреждению молекулярной структуры циркулирующих в организме антител и нарушению формирования колострального иммунитета. Даже при высоком содержании антител к вирусам парагриппа-3 и инфекционного ринотрахеита у коров-матерей не все телята получают необходимую колостральную защиту, поскольку она определяется метаболическим и антиоксидантным статусом новорожденных.
Бесплатно
Статья научная
Для разработки критериев селекции на высокую продуктивность и моделей прогнозирования урожайности в агроценозах важное значение имеет взаимосвязь между показателями фотосинтетической активности и продуктивностью культур. При оптимальных погодных условиях наиболее тесно с величиной урожая коррелирует хлорофилльный фотосинтетический потенциал (ХлФП), характеризующий суммарное количество хлорофилла в надземной части растений (или листьях) в расчете на единицу площади посева за вегетацию или ее определенный период (Т.М. Шадчина с соавт., 2007; E. Kutasy с соавт., 2005). Современные глобальные климатические изменения прежде всего могут сказываться на чувствительных к высоким температурам культурах, к которым, в частности, относится озимая мягкая пшеница. При этом взаимосвязь фотосинтетических показателей с урожайностью может быть нарушена. В условиях полевого опыта мы изучили влияние повышенных температур воздуха в период весенне-летней вегетации на показатели фотосинтетического аппарата у короткостебельных высокоурожайных сортов мягкой озимой пшеницы Смуглянка (среднеранний) и Переяславка (среднеспелый) на разных фонах минерального питания (без применения удобрений и с их внесением в дозах N 90P 60K 60S 10 и N 120P 90K 90S 20 осенью и в разные фазы весенне-летней вегетации). Исследования проводили в 2009 и 2011 годах, которые характеризовались повышенными температурами в период вегетации, в опытном сельскохозяйственном производстве Института физиологии растений и генетики НАН Украины (Киевская обл.). Показано, что такие погодные условия привели к снижению содержания хлорофилла в листьях, размеров ассимиляционной поверхности посевов и продолжительности ее функционирования, а также урожайности. Во всех вариантах (и на высоком фоне минерального питания, и без внесения удобрений) площадь листовой поверхности в 2009 году была выше, чем в соответствующих вариантах в 2011 году во все три исследуемые фазы вегетации. Внесение минеральных удобрений увеличивало листовой индекс в оба года в среднем в 1,5-2,0 раза (у сорта Переяславка в фазу молочно-восковой спелости - почти в 5 раз по сравнению с контролем). Содержание хлорофилла различалось в зависимости от года: в фазу цветения в вариантах с внесением минеральных удобрений оно составило 5,5-6,0 и 3,5-4,5 мг/дм 2 соответственно в 2009 и в 2011 году, в контроле - соответственно 3,2-4,3 и 2,8 мг/дм 2, и такое соотношение сохранялось в последующие фазы развития. В большинстве случаев максимальные значения содержания пигментов в средней пробе зеленых листьев побега отмечались в фазу молочной спелости, очевидно, вследствие полного отмирания пластинки листьев нижних ярусов. Внесение минеральных удобрений увеличивало количество хлорофилла в листьях у обоих сортов. По результатам дисперсионного анализа ( F -критерий Фишера), наибольшее влияние на изменения показателей мощности развития фотосинтетического аппарата в наших экспериментах оказывали условия года, вторым по значимости был уровень минерального питания. Величина хлорофилльного фотосинтетического потенциала весьма существенно зависела от комбинации факторов сорт ½ условия года и меньше - от взаимодействий условия года ½ фон минерального питания и сорт ½ фон минерального питания. Высокие и близкие по величине значения коэффициента корреляции (от 0,93 до 0,99) между зерновой продуктивностью посева и хлорофилльным фотосинтетическим потенциалом отмечались для выборок по каждому году, сорту или варианту минерального питания, сильную положительную зависимость выявили и для объединенной выборки за оба года. Таким образом, установлено, что тесная корреляция между величиной хлорофилльного фотосинтетического потенциала листьев в посеве и урожайностью озимой пшеницы сохраняется и в условиях повышенных температур, а сама зависимость может быть описана уравнением регрессии, одинаковым для любого фактора, вызывающего варьирование показателей.
Бесплатно
Статья научная
Биотехнологические методы создания чистых линий - удвоенных гаплоидов в культурах пыльников и изолированных микроспор широко применяют в современных генетических исследованиях и селекции капустных культур. Общая особенность этих технологий заключается в том, что получаемые in vitro растения обладают разным уровнем плоидности и наряду с удвоенными гаплоидами встречаются гаплоиды, тетраплоиды и миксоплоиды. Определение плоидности по числу хлоропластов в замыкающих клетках устьиц (ЧХЗКУ) отличается от современных способов ее прямой (подсчет числа хромосом и проточная цитометрия) и косвенной оценки простотой исполнения и низкой стоимостью анализа. У ряда представителей рода Brassica установлено ЧХЗКУ, характерное для разных уровней плоидности, при этом для B. oleracea показано стабильное проявление этого признака, которое не зависит от условий произрастания, положения листа на растении и разновидности последнего, а для B. campestris (синоним B. rapa ) - еще и от возраста растения. Однако приведенные данные основываются на изучении одного или небольшого числа генотипов, кроме того, в литературе отсутствует описание изменений ЧХЗКУ у представителей вида B. napus в ответ на внешние воздействия. В настоящей работе проведен сравнительный анализ ЧХЗКУ для листьев гаплоидных и диплоидных растений капусты пекинской ( B. rapa ), озимого рапса ( B. napus ), гаплоидных, ди- и тетраплоидных растений капусты белокочанной ( B. oleracea ), а также изучено влияние трех факторов на проявление этого признака: температурных условий (6±2 °С и 24±2 °С), стадии развития (вегетативная - 4-5 настоящих листьев, генеративная - цветение) и генотипа. В исследовании использовали широкий спектр генетического материала: растения-регенеранты, полученные в культуре изолированных микроспор, инбредные линии, коммерческие сорта и гибриды F 1. Установлено, что число хлоропластов в замыкающих клетках устьиц не относится к генотипспецифичным признакам у капусты пекинской и рапса, то есть у названных культур растения разных генотипов при одном уровне плоидности имеют одинаковое ЧХЗКУ. У инбредных линий капусты белокочанной выявлена зависимость ЧХЗКУ от скороспелости и показана тенденция к формированию большего ЧХЗКУ у раннеспелых линий (Пл, Сюс и др.) и меньшего - у позднеспелых (AM2, Са1, Гэс2 и др.). При этом у диплоидных скороспелых инбредных линий ЧХЗКУ оказалось в 1,7 раза больше, чем у позднеспелых, что сопоставимо с различиями между гаплоидными и диплоидными растениями капусты пекинской или рапса. Среднее число хлоропластов в замыкающих клетках устьиц у гаплоидных растений капусты пекинской ( B. rapa ) составило 4,2-7,8, у диплоидных - 7,9-13,6; у амфигаплоидных растений рапса ( B. napus ) - 7,5-12,4, амфидиплоидных - 14,1-20,3 шт.; у гаплоидных растений капусты белокочанной ( B. oleracea ) - 7,7-9,9, диплоидных - 11,7-17,9 и тетраплоидных - 18,0-26,5 шт. Выявлены высокие коэффициенты корреляции между плоидностью и ЧХЗКУ у растений капусты белокочанной ( B. oleracea ), капусты пекинской ( B. rapa ) и рапса ( B. napus ) (соответственно r = 0,94, r = 0,90, r = 0,94). Показано, что у растений признак ЧХЗКУ не изменяется при переходе от вегетативной к генеративной стадии развития и не подвержен влиянию температурного фактора.
Бесплатно
Статья научная
В современной селекции в качестве предпочтительных генов-маркеров рассматриваются гены, вовлеченные в биохимические и физиологические процессы в организме и обладающие полиморфизмом, обусловленным точечной мутацией, которые могут быть расположены как в кодирующей последовательности (экзоне) и приводить к изменению аминокислотного состава белка, так и в регуляторных элементах, влияя на транскрипцию. Значительный объем работ посвящен изучению связи полиморфизма генов липидного обмена, например гена лептина ( LEP ), тиреоглобулина ( TG ), диацилглицерол-О-ацилтрансферазы ( DGAT1 ), с молочной и мясной продуктивностью крупного рогатого скота. Что касается полиморфизма гена стеароил-КоА-десатуразы ( SCD1 ) и связи его генотипов с продуктивными признаками крупного рогатого скота, то таких исследований очень мало, в особенности в отношении российских популяций скота. Фермент стеароил-КоА-десатураза играет важную роль в метаболизме жирных кислот. Для крупного рогатого скота молочного направления именно содержание жира и белка в молоке - одни из главных показателей продуктивности, кроме того, важное значение имеет живая масса и скорость роста, которые в последующем влияют на половую зрелость животного. В нашей работе установлен полиморфизм однонуклеотидной замены (SNP) rs41255693 в гене SCD1 и проанализирована его связь с хозяйственно полезными признаками коров-первотелок айрширской породы типа Новоладожский российской селекции ( n = 201), принадлежащих ОАО ПЗ «Новоладожский» (Ленинградская обл.). SNP rs41255693 находится в 5-м экзоне гена SCD1, характеризуется аминокислотной заменой Ala-Val (C®T, соответственно аллель С ®аллель T ) и выявляется с помощью эндонуклеазы рестрикции FauI (для аллеля С характерно наличие сайта рестрикции). В изученной популяции отмечена высокая частота аллеля С (0,858) и генотипа СС (0,731). Аллель Т редкий (его частота составила 0,142), а генотип ТТ обнаружили только у трех животных (частота 0,015). Для оценки животных использовали показатель племенной ценности (ПЦ, ± к сверстницам, то есть отклонение показателя продуктивности каждой коровы по отношению к сверстницам). ПЦ животных устанавливали по следующим показателям: удой за 305 и за 100 сут лактации, процентное содержание жира и белка, выход молочного жира и белка, масса при рождении, в 10, 12 и 18 мес, живая масса при 1-м осеменении и при наступлении 1-й лактации. Также учитывали возраст 1-го осеменения, 1-го отёла и продолжительность сервис-периода. Мы не выявили ассоциаций между генотипами по аллелям гена SCD1 и такими параметрами, как рост, развитие животных, репродуктивные качества (возраст 1-го осеменения, возраст 1-го отёла, продолжительность сервис-периода). Однако показано, что использование анализа полиморфизма гена SCD1 позволяет с высокой степенью точности картировать QTL (quantitative trait loci) по таким признакам продуктивности, как содержание жира и белка в молоке коров. В изученной популяции коровы с генотипом СС и СТ достоверно превосходили сверстниц с генотипом ТТ по следующим показателям: ПЦ по удою за 305 сут (р £ 0,01), ПЦ по удою за 100 сут (р £ 0,02), выход молочного жира, кг (р £ 0,001) и выход молочного белка, кг (р £ 0,001).
Бесплатно
Статья научная
Солевой стресс оказывает негативное воздействие на урожайность культуры томата (Solanum lycopersicum L.). Одним из современных подходов к повышению солеустойчивости сортов томата может быть прайминг семян (предпосевной) или рассады растворами NaCl (цис-прайминг) или других химических агентов, способных стимулировать солеустойчивость (транс-прайминг). Известно, что прайминг способен приводить к эпигенетическим модификациям в геноме растений, необходимым для повышения эффективности ответа на повторные события засоления. Механизм, лежащий в основе солеустойчивости томата, мало изучен, однако может быть связан с содержанием фенольных соединений и активностью L-фенилаланин-аммоний-лиаз (PAL) - ферментов, катализирующих первую стадию фенилпропаноидного пути. В настоящей работе с использованием различающихся по солеустойчивости сортов томата отечественной селекции впервые определена динамика содержания фенольных соединений и экспрессии ключевых генов фенилпропаноидного (группа генов PAL5) и флавоноидного (CHS2) путей в процессе воздействия на растения солевого стресса. Установлено, что в качестве биомаркеров наличия у растений томата стрессовой памяти могут использоваться концентрация фенольных соединений спустя 1 ч воздействия избытком NaCl и снижение экспрессии генов группы PAL5 спустя 24 ч воздействия. Целью нашего исследования стала оценка возможных связей между солеустойчивостью растений томата и регуляцией биосинтеза фенольных соединений. Использовали образцы четырех сортов томата S. lycopersicum - Отрадный (код сорта 8006741), Гном (9401318), Фонарик (9608117) и VS-342-18 (сорт в процессе разработки/регистрации) селекции Федерального научного центра овощеводства (ФНЦО, Московская обл.). По предварительным данным ФНЦО, сорта Отрадный и Гном могли обладать повышенной устойчивостью к избытку соли в почве, тогда как сорта Фонарик и VS-342-18 чувствительны к засолению. Растения из семян урожая 2023 года получали в экспериментальной установке искусственного климата (ФИЦ Биотехнологии РАН, Россия) при следующем режиме: 16 ч/8 ч (день/ночь), 23 °С/21 °С. Взрослые растения в стадии сформированных 8-10 листьев подвергали воздействию солевого стресса. Для этого опытные и контрольные образцы извлекали из почвы и переносили в воду. Спустя 1 ч опытные растения помещали в водный раствор, содержащий 100 мМ NaCl, для имитации солевого стресса; контрольные растения продолжали находиться в воде. Пробы (все листья с одного растения), отобранные через 1, 6 и 24 ч после начала стрессового воздействия, использовали для анализа содержания фенольных соединений и экспрессии ключевых генов фенилпропаноидного и флавоноидного путей. Целевые гены фенилпропаноидного и флавоноидного путей (гены группы PAL и ген CHS2 ) выбирали, основываясь на позиции генов в метаболическом пути и транскриптомных данных базы TomExpress. Экспрессию генов определяли методом количественной ПЦР в реальном времени (ПЦР-РВ). Последовательности праймеров подбирали, используя сравнительный структурный анализ целевых генов и их мРНК с помощью MEGA 7.0 и NCBI-Blast. Было показано, что у всех четырех сортов к 24-му ч воздействия NaCl наблюдался существенный рост содержания фенольных соединений (в зависимости от сорта в ~ 1,4-4,7 раза в сравнении с контролем), тогда как спустя 1 ч после начала воздействия стресса только наиболее солеустойчивый сорт Отрадный характеризовался активным накоплением фенольных соединений (в ~ 2 раза в сравнении с контролем). Неустойчивые к избытку соли сорта Фонарик и VS-342-18 оказались схожи по профилю изменения концентрации фенолов при стрессе. В то же время устойчивые сорта Отрадный и Гном показали сходную динамику только в период с 6-го по 24-й ч, а в точке 1 ч - прямо противоположную, где наиболее устойчивый сорт Отрадный характеризовался активным накоплением фенольных соединений (в ~ 2 раза в сравнении с контролем), сорт Фонарик - снижением их количества (в ~ 2 раза в сравнении с контролем). С помощью in silico анализа транскриптомов томата среди генов L-фенилаланин-аммоний-лиаз и халконсинтаз были определены целевые гены фенилпропаноидного и флавоноидного путей, наиболее высокоэкспрессирующиеся в листьях томата. Группа выбранных генов включала четыре из 16 известных генов PAL (Solyc09g007890, Solyc09g007900, Solyc09g007910 - PAL5 , Solyc09g007920 - PAL3 ) и один из двух известных генов халконсинтазы CHS2 (Solyc05g053550). Показано, что каждый из четырех сортов томата характеризовался индивидуальной динамикой экспрессии целевых генов при воздействии стресса. Отличием наиболее солеустойчивого сорта Отрадный от других анализируемых сортов стало снижение содержания транскриптов генов группы PAL5 через 24 ч после начала стресса. В случае гена CHS2 неустойчивые сорта Фонарик и VS-342-18 показали прямо противоположную динамику экспрессии гена, тогда как устойчивые сорта Отрадный и Гном имели сходную реакцию. При этом специфических особенностей экспрессии CHS2 у сорта Отрадный в сравнении с другими сортами не наблюдалось.
Бесплатно
Статья научная
В настоящее время актуальны исследования цитологических основ наследственности и изменчивости у древесных растений, которые все больше привлекают внимание исследователей в связи с перспективами вовлечения этих биологических объектов в сферу применения био- и геномных технологий для решения задач экологии, сохранения биоразнообразия, продовольственной и сырьевой обеспеченности. Показано изменение митотической активности, которая может возрастать и снижаться в зависимости от интенсивности стрессовых нагрузок, описано увеличение частоты патологий митоза и др. Однако попытки выявить сходство и различия цитогенетических особенностей у древесных растений на основании результатов молекулярно-генетического сравнения не предпринимались. Последовательности внутренних транскрибированных спейсерных областей (ITS) ядерной рибосомной ДНК использовались для создания филогенетической гипотезы разделения видов древесных растений рода Aralia (J. Wen, 2000), уточнения систематического положения Rhododendron (Т...
Бесплатно
Статья научная
Известно, что количественный состав биогенных макро- и микроэлементов молока тесно связан с химическим составом и экологической загрязненностью кормов тяжелыми металлами. В пастбищный и стойловый период мы исследовали корма и молоко от дойных коров из личных подсобных хозяйств (ЛПХ), расположенных на территории Брянской области (Клинцовский и Новозыбковский районы, 2004-2007 годы), загрязненной 137Cs (670-1010 кБк/м 2) после Чернобыльской аварии. При проведении мониторинга все животные, получали специфический сорбент ферроцин, обеспечивающий эффективное снижение загрязненности молока радионуклидом 137Cs, в суточной дозе 6 г/гол. на протяжении 4 лет. Показано отсутствие критических концентраций тяжелых металлов в молоке и кормах на загрязненных радиоцезием территориях Брянской области. Количественные изменения состава макро- и микроэлементов в молоке были связаны с минеральным составом рациона и физиологическим состоянием животных. В основном причиной вариаций в минеральном обмене у обследованных коров был видовой состав растительности и состояние локальных участков пастбищ в весенне-осенний период, а также несертифицированные компоненты рационов в стойловый период. Имели место некоторые тенденции к снижению или повышению содержания химических элементов в молоке с меньшей удельной активностью по 137Cs. Исключение составили кобальт и алюминий, показатели по которым повысились соответственно в 1,8 и 1,5 раза (0,14-0,23 мг/л). Обеспечение рациона дойных коров поваренной солью в ЛПХ не всегда соответствовало нормативам. Существующий в регионе значительный дефицит по кобальту в пастбищном корме требует соответствующей коррекции за счет минеральных добавок. Применение ферроцина не оказало заметного влияния на минеральный обмен у животных. В то же время скармливание дойным коровам ферроцина (наряду с подбором менее загрязненных 137Cs пастбищ) позволило снизить максимальное содержание этого радионуклида в молоке из ЛПХ с 680 до 95 Бк/л. В целом наши данные по изучению минерального обмена и состава молока, полученные в районах, подвергшихся значительному радиоактивному заражению в результате Чернобыльской аварии, свидетельствуют об эффективности защитных мероприятий, проводимых на этой территории.
Бесплатно
Сезонность андрогенетических ответов в культуре пыльников риса (Oryza sativa L.) in vitro
Статья научная
Условия выращивания растений-доноров в андрогенезе in vitro рассматриваются с позиции воздействия на растения физических факторов (освещенность, длина светового дня, температура, питание растений). Считается, что для культуры клеток и тканей in vitro подходит любой сезон, однако в отдельные периоды года культуры in vitro растут и развиваются лучше, чем в другие. Исследований, связанных с введением в культуру пыльников in vitro во все периоды года, мы не обнаружили. В настоящей работе впервые показано, что интенсивность каллусообразования и регенерации растений риса посевного ( Oryza sativa L.) различается в зависимости от месяца введения пыльников в культуру in vitro при единообразных условиях выращивания растений-доноров в течение года. Пониженная температура 21 °С позволяла получать каллус с разной интенсивностью в течение всего года, при оптимальной для риса температуре 24 °С наблюдалась большая сезонная зависимость. Нашей целью было изучение сезонной зависимости андрогенетических ответов in vitro риса при выращивании растений-доноров в контролируемых условиях климатической камеры при двух температурных режимах...
Бесплатно
Статья научная
Северный олень ( Rangifer tarandus ) - крупное голарктическое травоядное животное, особенности условий обитания которого, в том числе низкие температур и скудные рационы, обусловили эволюционное развитие уникальной рубцовой микробиоты, необходимой для эффективного усвоения арктической флоры. В зимний период большую долю кормовых растений северного оленя составляют лишайники, богатые вторичными метаболитами, которые могут влиять на представителей микробного консорциума пищеварительного тракта. Ранее сообщалось о токсическом действии некоторых метаболитов лишайников (например, усниновой кислоты) на ряд микроорганизмов ( Clostridiales, Enterococcus, Staphylococcus aureus , Escherichia coli и др.), а также на жвачных животных (лосей). Однако о влиянии потребления лишайников на микробиом рубца северных оленей мало что известно. Нами с применением молекулярно-биологического анализа впервые были исследованы сезонные закономерности формирования микробных сообществ рубца северных оленей R. tarandus , обитающих в условиях Российской Арктики. Цель исследования - сравнение состава бактериального сообщества рубца северных оленей в летне-осенний и зимне-весенний периоды с использованием метода NGS-секвенирования. При анализе микробных сообществ оценивали биоразнообразие, таксономическую структуру, а также взаимозависимость этих показателей с особенностями питания северного оленя в связи со сменой сезона. Образцы содержимого рубца отбирали в летне-осенний и зимне-весенний периоды в 2017-2018 годах у 20 особей ненецкой породы (4-8-месячные телята и взрослые животные в возрасте 3-6 лет, n ≥= 3 для каждой возрастной группы) в Ненецком автономном округе (АО). Сезонные, но не половозрастные различия оказались основным фактором влияния на бактериальное сообщество рубца северных оленей, что, по всей видимости, обусловлено неодинаковым составом пастбищного рациона. В летне-осенний период отмечено достоверное повышение показателей a-биоразнообразия микробиома рубца по сравнению с зимне-весенним по числу OTUs (Operational Taxonomic Units), индексам Chao1 и Шеннона. Сопоставление b-разнообразия микробиоты рубца северных оленей продемонстрировало наличие выраженной кластеризации образцов по сезонам года. Несмотря на то, что в зимний период рацион северных оленей был представлен преимущественно лишайниками, которые не являются типичным кормом для других жвачных (крупного рогатого скот, овец и др.), было интересно отметить, что в целом полученный микробиомный профиль соответствовал современным представлениям о микробиоте рубца жвачных животных. Тем не менее в разные сезонные периоды отмечены значимые изменения представленности ряда таксонов, наиболее четкие из которых были детектированы для микроорганизмов, ассоциированных с процессами ферментации полисахаридов корма. Так, в зимне-весенний сезон выявлено достоверное увеличение обилия микроорганизмов, разлагающих полисахариды лишайников, в том числе гемицеллюлозу ( Butyrivibrio , Ruminococcus ) и лихенин ( Succiniclasticum , Paraprevotellaceae , Prevotella ). В летние-осенний период отмечается достоверное увеличение доли целлюлозолитических бактерий Clostridium , Blautia , Clostridiales , Christensenellaceae , Mogibacteriaceae , Prevotellaceae. Кроме того, показано, что в летний период в рубце северного оленя развивается группа микроорганизмов, которые относятся к возбудителям инфекций ( Erysipelotrichaceae , Coriobacteriaceae , Mycoplasmataceae , Rickettsiales ). В целом полученные результаты позволяют сделать вывод о достаточно четкой ассоциации микробиома рубца северного оленя с особенностями питания в разные сезоны, определяющей адаптацию животных к экологическим условиям.
Бесплатно
Статья научная
Полифункциональные микробиологические препараты перспективны в использовании для защиты растений, поскольку обладают многоплановым действием, включающим ростостимулирующий эффект, комплексную антифунгальную и инсектицидную активность. Один из ключевых микроорганизмов, используемых в качестве основы для создания биологических препаратов, - грамположительная спорообразующая бактерия Bacillus thuringiensis (Bt). Высокая специфичность действия и экологическая безопасность препаратов на основе Bt способствуют поддержанию биоценотического равновесия и позволяют сократить количество обработок, а также получить экологически чистую продукцию. Во Всероссийском НИИ сельскохозяйственной микробиологии был выделен и селектирован штамм Bacillu s thuringiensis var . darmstadiensis 56 (BtH10 56), в лабораторных условиях проявлявший инсектицидное действие на личиночные стадии листогрызущих насекомых-вредителей, ростостимулирующую активность в отношении картофеля и других сельскохозяйственных культур, а также антифунгальный эффект против ряда фитопатогенных грибов...
Бесплатно
Статья научная
Клещевина - важная сельскохозяйственная культура, которую выращивают во многих странах мира и используют в основном для получения касторового масла, широко применяемого в различных отраслях промышленности. Жмыхи и шроты, которые остаются после отжима масла, богаты белком и перспективны для использования в качестве протеиновых добавок при производстве кормов, однако содержат токсины - белок рицин и алкалоид рицинин. Одним из способов детоксификации клещевины может стать геномное редактирование с помощью системы CRISPR/Cas9. Эта технология заключается в разрезании целевого участка интактной ДНК ферментом Cas9 при содействии короткого направляющего фрагмента РНК. Доставка в клетку редактируемого растения генов, кодирующих Cas9 и направляющую РНК, часто осуществляется с помощью плазмидных векторов. Для эффективного синтеза направляющей РНК в таких векторах обычно используют промоторы генов, кодирующих малые ядерные РНК. При редактировании двудольных растений чаще всего используют промотор U6 гена арабидопсиса, однако эффективность редактирования повышается, если использовать векторные конструкции с промотором редактируемого растения. В настоящей работе впервые проведена амплификация, секвенирование и анализ промоторов гена U6 клещевины. Найденные последовательности были проанализированы и использованы в конструировании CRISPR/Cas9 векторов для дальнейшего редактирования генов рицина. Нашей целью было изучение промоторов гена U6 клещевины с помощью биоинформационных и молекулярно-генетических подходов. В работе использовали растения клещевины ( Ricinus communis L.) сортов Занзибар Грин и Гибзонская. ДНК выделяли из молодых листьев. Обработку последовательностей, выравнивание и определение степени гомологии проводили в программе GenDoc (http://www.nrbsc.org/gfx/genedoc/index.html). Праймеры для амплификации промоторов гена U6 клещевины подбирали с помощью программы Primer3 (http://bioinfo.ut.ee/primer3-0.4.0/). ПЦР проводили на амплификаторе C-100 («Bio-Rad Laboratories, Inc.», США). Продукты ПЦР разделяли в 1,5 % агарозном геле при 6 В/см в камере для горизонтального электрофореза Sub-Cell GT («Bio-Rad Laboratories, Inc.», США). Ампликоны очищали с помощью набора GeneJET PCR Purification Kit («Thermo Fisher Scientific, Inc.», США). Очищенные ампликоны клонировали с помощью вектора pAL2-T («Евроген», Россия) согласно инструкции производителя. При конструировании CRISPR/Cas9 векторов использовали плазмиду pRGE31, эндонуклеазы рестрикции HindIII и SbfI («Сибэнзим», Россия) и необходимые олигонуклеотиды. При вырезании продуктов рестрикции из геля их очищали с помощью набора GeneJET Gel Extraction Kit («Thermo Fisher Scientific, Inc.», США). Был проведен биоинформационный поиск в базе генетических данных GenBank и обнаружено 12 скаффолдов, содержащих последовательность гена U6 клещевины. Шесть промоторов, включающих неповрежденные регуляторные элементы USE и ТАТА-бокс, были использованы при подборе праймеров для амплификации на матрице ДНК клещевины сортов Занзибар Грин и Гибзонская. Продукты ПЦР, состоящие из единичных фрагментов, были клонированы и секвенированы. Анализ полученных последовательностей ампликонов показал, что промоторные области полностью совпадали между сортами. Степень идентичности промоторов из разных ампликонов варьировала в пределах 51-77 %. При сравнении этих же промоторов с промоторами гена U6 других растений степень гомологии составляла 42-64 %. Последовательности промоторов, содержащие неповрежденные мотивы USE и ТАТА-бокс, были использованы для конструирования CRISPR/Cas9 векторов, которые могут применяться для эффективного редактирования генов клещевины, участвующих в синтезе рицина и рицинина.
Бесплатно
Статья научная
Воспалительные заболевания молочной железы и репродуктивного тракта крупного рогатого скота наносят наибольший экономический ущерб молочному животноводству. Секвенирование нуклеотидных последовательностей гена 16S rRNA значительно расширило знание о бактериальных сообществах (микробиомах) и позволило выявить бактерии, о существовании которых ранее не было известно, поскольку их не удается культивировать in vitro. В представленной работе впервые показаны взаимосвязи между микробиотой репродуктивного тракта и молочной железы коров (Bos taurus) при развитии воспалительных заболеваний и выявлены новые этиологически значимые патогены. Нашей целью было определение состава микробиоты репродуктивного тракта и молочной железы коров при воспалении и сравнение полученных бактериальных профилей для обнаружения общей этиологии таких патологий. Для исследования на каждом из сельскохозяйственных предприятий, расположенных в пяти районах Свердловской области, сформировали 4 экспериментальных группы: 1-я - животные без признаков воспаления молочной железы и репродуктивного тракта (З); 2-я - животные с признаками воспаления молочной железы, но без признаков воспаления репродуктивного тракта (М); 3-я - животные с признаками воспаления репродуктивного тракта, но без признаков воспаления молочной железы (Э); 4-я - животные с признаками воспаления молочной железы и репродуктивного тракта (ЭМ). От каждой коровы в группах получали образцы биологического материала (секрет молочной железы, цервикальные смывы), который использовали для метагеномного анализа состава бактериальных сообществ. Анализ последовательностей вариабельных участков гена 16S rRNA показал, что подавляющее большинство идентифицированных операционных таксономических единиц (operational taxonomic units, ОТU) принадлежат домену Bacteria, остальные - филуму Euryarchaeota домена Archaea (0,38 % в пробах секрета молочной железы, 0,44 % - в цервикальных смывах). В образцах секрета молочной железы идентифицированы представители 19 бактериальных филумов, в том числе 43 класса, 85 порядков, 165 семейств и 484 рода. Половину бактериальных ОТU составлял филум Firmicutes (680 ОТU, 51,7 %), второй и третий по численности филумы - Actinobacteria и Bacteroidetes (соответственно 14,5 % и 11,3 %). В цервикальных смывах обнаружены представители 22 бактериальных филумов, в их числе 50 классов, 93 порядка, 172 семейства и 365 родов. Преобладающим бактериальным филумом оказался Firmicutes (876 ОТU, 55,3 %), вторым и третьим по численности - филумы Bacteroidetes и Actinobacteria (соответственно 13,3 % и 11,6 %). Секвенирование вариабельных участков гена 16S rRNA позволило установить наличие бактерий класса Clostridia и рода Facklamia, которые мы не обнаружили ранее, исследуя образцы с помощью культуральных методов. Этим подтверждается клиническое значение метагеномного секвенирования для уточнения состава этиологических агентов в случае некультивируемых или трудно культивируемых бактерий. Определена взаимосвязь микробиоты молочной железы и репродуктивного тракта при воспалительном процессе по относительному содержанию в секрете молочной железы и цервикальных смывах при воспалении, Turicibacter sanguinis, Staphylococcus aureus, Peptostreptococcus anaerobius, Peptoniphilus indolicus и Helcococcus ovis описаны как инфекционные агенты, провоцирующие воспалительный процесс. Полученные данные важны для углубленного понимание связи бактериальной этиологии и патогенеза при воспалительных заболеваниях молочной железы и репродуктивного тракта животных.
Бесплатно
Статья научная
В полевых опытах на четырех инбредных линиях кукурузы с вертикально стоящими верхними листьями ZPPL 16, ZPPL 218, ZPPL 62 и ZPPL 233 измеряли величину угла между 1-м надпочаточным листом и стеблем растения, площадь 1-го надпочаточного листа, исследовали динамику потери воды из зерна в период созревания, а также оценивали три флуоресцентных параметра фотосинтеза: температурную зависимость интенсивности замедленной флуоресценции хлорофилла, частоту возникновения критических температур и энергию активации. На четырех распространенных и высокоурожайных гибридах ZP 341, ZP 434, ZP 578, ZP 684, созданных на основе указанных линий, изучали зависимость урожайности от густоты стояния растений и орошения, а также зависимость товарного качества зерна от его структуры, физических и химических свойств. Подтверждается гипотеза о существовании инбредных линий кукурузы с признаками, определяющими тип фотосинтетического аппарата (или фотосинтетическую модель), что успешно используется в современных программах селекции и при получении гибридных семян кукурузы. Свойства инбредных линий зависят от структурных и функциональных изменений, происходящих в их тилакоидных мембранах и других структурах тканей листа, а также в зерне.
Бесплатно
Статья научная
Представлены результаты изучения и применения механизмов корректировки адаптивного потенциала растений томата и перца сладкого на основе RAPD-анализа и отбора по микрогаметофиту. Отражены методы и ход исследований при создании образцов томата с комплексной устойчивостью к фитопатогенам и низкой температуре. Приведены данные сравнительной оценки холодоустойчивости спорофита и микрогаметофита у различных сортообразцов перца сладкого.
Бесплатно
Статья обзорная
Гуар ( Cyamopsis tetragonoloba (L.) Taub . ) - источник камеди, добываемой из эндосперма семян этого однолетнего бобового растения (D. Mugdil с соавт., 2014; R. Pathak с соавт., 2015). Гуаровая камедь широко применяется как гелеобразующий агент в газонефтяной отрасли, а также как загуститель в пищевой, косметической, текстильной и бумажной отраслях промышленности (R.J. Chudzikowski с соавт., 1971; N.Thombare с соавт., 2016; A.M.A. Hasan с соавт., 2018). Гуар обладает умеренной засухоустойчивостью, толерантен к засолению почв и нетребователен к их плодородию (D.J. Undersander с соавт., 1991; R.K.Bhatt c соавт., 2017). Доместикация гуара произошла в Индии и Пакистане, где его в течение веков выращивали как кормовое растение (N. Thombare с соавт., 2016). Эти страны и в наши дни остаются главными производителями и экспортерами культуры, но уже как продуцента камеди. В рамках импортозамещения гуар был интродуцирован в Российскую Федерацию, где в течение последнего десятилетия в некоторых районах Южного федерального округа и Нижнего Поволжья получают производственные партии кондиционных семян. Экспериментальные партии камеди, извлеченной из отечественных семян, показали, что она по количеству и качеству соответствует нормативам (I.V. Kruchina-Bogdanov с соавт., 2019). Есть все основания предполагать, что в ближайшем будущем гуаровая камедь будет производиться в России. Для интенсификации производства гуара требуется создание новых, адаптированных к условиям РФ сортов. Несколько отечественных сортов уже создано, в том числе четыре сорта выведены в ФИЦ Всероссийский институт генетических ресурсов растений им. Н.И. Вавилова - ВИР (Государственный реестр селекционных достижений, допущенных к использованию, 2022). Поскольку получение камеди зависит от семенной продуктивности культуры, достаточно остро стоит вопрос повышения ее урожайности (A.K. Jukanti с соавт., 2019). Однако в РФ, где главный лимитирующий фактор для гуара - это теплообеспеченность (Д.В. Лебедь с соавт., 2017), приоритетным признаком становится скороспелость, которая, в свою очередь, связана с чувствительностью растения к фотопериоду. Поэтому необходим поиск в генофонде форм с пониженной чувствительностью к фотопериоду, способных в условиях сравнительно короткого лета производить полноценные семена (S.B. Teplyakova с соавт., 2019). При интродукции культуры в более северные широты в условиях длительного вегетационного периода при понижении ночных температур и повышенной влажности у гуара формируются некачественные, темнеющие в бобах семена (T. Hymovitz с соавт., 1963; Д.В. Лебедь с соавт., 2018). В связи с этим в РФ важно использовать максимально скороспелые, ранние сорта гуара. Встает вопрос об оптимальной для условий РФ архитектонике растений, способствующей формированию высокопродуктивных агроценозов (М.И. Волошин с соавт., 2019). Многие исследователи рекомендуют использовать одностебельные и малостебельные сорта гуара как более скороспелые и пригодные к механизированной уборке, они в большей степени соответствуют индустриальной модели сорта (F. Gresta с соавт., 2018; C.M.G. Reis с соавт., 2021). Также к раннеспелым относятся сорта с детерминантным типом роста (Е.А. Дзюбенко с соавт., 2017). Гуар, как и большинство других однолетних бобовых культур, относится к самоопылителям (R.E. Stafford с соавт., 1975), техника его гибридизации сложна, и процент успешно проведенных скрещиваний невысок (R.E. Stafford с соавт., 1980). Основной метод традиционной селекции у гуара - индивидуальный отбор выделившихся растений (A.K. Jukanti с соавт., 2019). Исследователи сходятся во мнении, что для повышения урожайности культуры ключевым индексом для отбора должен быть показатель количества бобов на растении (F. Gresta с соавт., 2013). Наличие генетических и геномных ресурсов вида позволяет вести селекцию гуара как традиционными, так и молекулярными методами (S. Kumar с соавт., 2017). Для гуара идентифицировано несколько типов молекулярных маркеров, однако их не так много, как у других б
Бесплатно
Статья научная
Получение гетерозисных гибридов F1 взамен сортов-популяций - одно из значительных достижений в селекции XX века. Рожь ( Secale cereale L.) как строго перекрестно-опыляемая культура весьма перспективна для гетерозисной селекции. Успешность гибридной селекции ржи зависит от наличия гомозиготных линий с высокой комбинационной способностью. Скрещивание линий по схеме топкросса позволяет эффективно выявлять и использовать для синтеза высокогетерозисных гибридов только лучшие генотипы. В представленной работе впервые охарактеризованы уникальные высокогомозиготные инбредные линии озимой ржи, полученные на основе трех российских генопулов, и выявлены линии с высокой комбинационной способностью, перспективные для селекции на продуктивность и качество. Цель наших исследований заключалась в оценке общей и специфическую комбинационной способности инбредных линий озимой ржи с помощью метода полных топкроссов. Тестовые скрещивания по этой схеме провели в 2016 году на изолированных участках, где материнской формой послужили 5 стерильных линий с цитоплазмой типа Пампа (Н-649, Н-577, Н-842, Н-1058 и Н-1185), а отцовской - 4 мужски фертильные линии (Н-451, Н-1011, Н-1247 и Н-1071), которые были тестерами...
Бесплатно
