Статьи журнала - Сельскохозяйственная биология
Все статьи: 1632
Теория иммунитета Н.И. Вавилова и современные исследования устойчивости растений на примере овса
Другой
В свете развития теории иммунитета Н.И. Вавилова обобщены и проанализированы результаты изучения устойчивости к наиболее вредоносным заболеваниям на естественном инфекционном фоне у образцов культурных и дикорастущих видов овса из коллекции ВИР различного географического происхождения.
Бесплатно
Краткое сообщение
Рассматривается проблема селекционной идентификации лучших генотипов растений по их фенотипам. Представлено обоснование принципа фоновых признаков для эффективной работы селекции. Анализировали теорию ошибок линии регрессии с целью применения в качестве теории ошибок идентификации генотипов растений по их фенотипам. Охарактеризована возможность использования достоверности средних величин для подбора родительских пар при гибридизации. Оценивали эффективность применения принципа фоновых признаков в решении задач идентификации в F2 уникального растения - родоначальника будущего сорта.
Бесплатно
Статья обзорная
Обобщены представленные в специальной литературе современные данные по влиянию теплового стресса на метаболические изменения в организме птицы, его негативное воздействие на жизнеспособность, рост, развитие, продуктивность птицы (снижение на 19,3-28,8 %) и качество продукции (M.M. Mashaly с соавт., 2004; Ш. Имангулов с соавт., 2005). Степень изменений зависит от силы и продолжительности воздействия теплового стресса, возраста птицы, направления и уровня ее продуктивности, ветеринарного благополучия, качества кормления, комплекса технологических и генетических факторов и т.д. (J.O. Ayo с соавт., 2006; A. Кавтарашвили, Т. Колокольникова, 2010). Тепловой стресс вызывает у птицы широкий спектр поведенческих, физиологических и иммунологических изменений (J.O. Ayo с соавт., 2006; П.Ф. Сурай, Т.И. Фотина, 2013), что становится результатом сложного взаимодействия между уменьшением (до 34,7 %) потребления корма (M.M. Mashaly с соавт., 2004; Z. Abidin, A. Khatoon, 2013), сбоями в работе эндокринной системы (B.Y.L. Hai с соавт., 2000; Y.A. Attia с соавт., 2009), нарушением кислотно-щелочного равновесия (S.A. Borges с соавт., 2004), снижением антиоксидантного статуса, подавлением функций органов и физиологических механизмов (П. Сурай, Т. Фотина, 2010). Так, наблюдается повышенное образование кортикостерона, норадреналина и адреналина, которые сдерживают секрецию и распространение стероидных и гонадотропных гормонов, тем самым нарушая регуляцию физиологических процессов, имеющих основополагающее значение для стероидогенеза, развития и роста фолликулов и овуляции (A. Yakubu с соавт., 2007; Y. Song с соавт., 2009; A.O. Oguntunji, O.M. Alabi, 2010). Кроме того, происходит ослабление синтеза и высвобождения вителлогенина, необходимого для формирования желтка яйца (M. Ciftci с соавт., 2005). Уменьшается активность и эффективность работы лимфоидных органов (бурсы, селезенки и тимуса), увеличивается число моноцитов, лимфоцитов и гетерофилов (O. Altan с соавт., 2000; S.M. Naseem с соавт., 2005), в результате чего подавляется иммунный ответ (V. Savic с соавт., 1993). Снижается антиоксидантный статус, что приводит к увеличению оксидативного стресса, при котором у птицы нарушается баланс между продукцией свободных радикалов и уровнем нейтрализующих их антиоксидантов (L.T. Kadim с соавт., 2008). У птиц на 22-23 % уменьшается масса тонкого кишечника и на 19 % - всасывающая поверхность ворсинок (W.G. Bottie, P.C. Harrison, 1987; M.A. Mitchell, A.J. Carlisle, 1992). Снижается функция щитовидной железы, в частности продукция гормона Т 3, сокращается секреция ферментов поджелудочной железы (трипсина, химотрипсина и амилазы) (B.Y.L. Hai с соавт., 2000; Y.A. Attia с соавт., 2009). Кроме того, снижается кислотность и бактерицидная функция желудочного сока, желчевыделительная функция печени, изменяется баланс полезной и вредной микрофлоры кишечника (K. Suzuki с соавт., 1983; J.A. Tur, R.V. Rial, 1985), сокращается желудочно-кишечный кровоток, особенно в верхних отделах (D. Wolfenson с соавт., 1981). Расширяются кровеносные сосуды кожи, сережек и гребешков (R.U. Khan с соавт., 2012). Попытки птицы поддержать гомеостаз приводят к уменьшению глубины и увеличению (в 5-6 раз) частоты дыхания (M.K. Sabah Elkheffi с соавт., 2008; A.O. Oguntunji, O.M. Alabi, 2010). При этом усиливается выведение из организма углекислого газа, необходимого для образования карбоната кальция (компонент скорлупы), и, как следствие, увеличивается рН крови, что, в свою очередь, вызывает кислотно-щелочной дисбаланс (респираторный алкалоз) (R.G. Teeter с соавт., 1985; А.Ш. Кавтарашвили с соавт., 2003; S.A. Borges с соавт., 2004).
Бесплатно
Тепловой стресс у птицы. Сообщение II. Методы и способы профилактики и смягчения
Статья обзорная
Тяжесть проявления теплового стресса зависит от внешних (состав рациона, вода, система содержания, плотность посадки, влажность воздуха, скорость движения воздуха и т.д.) и внутренних (вид, порода, возраст, физиологическое состояние птицы и т.д.) факторов. Для снижения теплообразования и улучшения теплоотдачи (тепловыделения), сохранения продуктивности и качества продукции и, следовательно, снижения экономических потерь в птицеводческих хозяйствах исследователи предлагают различные стратегии. К ним относят повышение плотности корма пропорционально снижению его потребления (N.J. Daghir, 2009) и содержания жира в рационе до 4-5 % (B.L. Red, 1981; N. Usayran с соавт., 2001; A.A. Ghazalah с соавт., 2008); снижение до 2-4 % количества сырого протеина (Q.U. Zaman с соавт., 2008) и углеводов (при метаболизме жиров образуется меньше теплопродукции, чем при метаболизме протеинов и углеводов) (N.A. Musharaf с соавт., 1999; N.J. Daghir, 2008); изменение баланса аминокислот (при потреблении несбалансированных по аминокислотному составу кормов птица производит больше тепла в расчете на 1 г потребленного корма, кроме того, при тепловом стрессе значительно увеличивается расход лизина и серосодержащих аминокислот) (R.M. Gous с соавт., 2005; S. Syafwan с соавт., 2011; O. Vjreck с соавт., 1980); дополнительное введение в корм витамина С в дозе 250 мг/кг (M. Ciftci с соавт., 2005; А. Кавтарашвили с соавт., 2010), витамина Е (200 мг/кг) (Z.Y. Niu с соавт., 2009; A.A. Rashidi с соавт., 2010), витамина А (8000 МЕ/кг) (H. Lin с соавт., 2002), макро- и микроэлементов или соответствующих витаминно-минеральных премиксов (В.И. Фисинин с соавт., 2009), добавление в корм или воду различных солей электролитов NaHCO 3, KСl, CaCl 2, NH 4Cl (R.G. Teeter с соавт., 1985; T. Ahmad с соавт., 2005); использование гранулированных кормов (R.M. Gous с соавт., 2005; А. Кавтарашвили с соавт., 2010); введение специальных режимов кормления (K. Hiramoto с соавт., 1995; M.H. Uzum с соавт., 2013) и прерывистого освещения (А. Кавтарашвили с соавт., 2010; D. Balnave с соавт., 1998); замена соли в рационах на 50-80 % пищевой содой (периодически по 7 сут) (P.S. Silva с соавт., 1996; А. Кавтарашвили с соавт., 2010); скармливание курам смеси ракушки и известняка (1:1) из отдельных кормушек при снижении дозы кальция в рационе; введение в корм ферментных препаратов (В.И. Фисинин с соавт., 1999) и пробиотических штаммов Lactobacillus (P.T. Lan с соавт., 2004); применение специальных антистрессовых кормовых добавок и препаратов (П. Сурай с соавт., 2012; Р. Surai с соавт., 2013); увлажнение корма при использовании экзогенных ферментов (H. Lin с соавт., 2006; M.A. Khoa, 2007); увеличение скорости движения воздуха до 2,0-2,5 м/с (J. Donald, 2000); использование туннельной вентиляции (M. Czarick, B.L. Tyson, 1989); оборудование птичника системой испарительного охлаждения (J. Donald, 2000; Э.С. Маилян, 2007); использование теплоизолирующих, светоотражающих кровельных материалов и орошение крыши холодной водой (S. Yahav с соавт., 2004); снижение плотность посадки птицы на 15-20 % (T. Ahmad с соавт., 2006); уменьшение толщины подстилки до 3-5 см (Salah H.M. Esmail, 2001); исключение беспокойства (вакцинация, пересадка и др.) птицы в наиболее жаркий период дня; обеспечение постоянного доступа птицы к воде, в том числе при проведении вакцинации с помощью питьевой воды; исключение вакцинации птицы спреем (О. Михайловская с соавт., 2010); регулярная очистка и обеззараживание воды и системы поения; подкисление воды (А. Кавтарашвили, 2013); систематический слив воды из системы поения и наполнение ее свежей прохладной водой; изоляция резервуаров воды и водопроводных труб, расположенных на солнце, защита их тенью; охлаждение воды (S. Yahav с соавт., 1996); тепловой тренинг эмбрионов во второй период инкубации (Y. Piestun с соавт., 2008) и цыплят в 3-суточном возрасте (S. Yahav с соавт., 2001; S. Yahav с соавт. 2004); повышение теплоустойчивости птицы посредством сел
Бесплатно
Статья научная
Разработка модифицированных сорбентов, сочетающих адсорбционные свойства исходного пористого материала и биологическую активность используемых модификаторов, актуальна для сорбционной терапии. В частности, продолжаются активные поиски химических модификаторов, не обладающих выраженной токсичностью, совместимых с тканями организма и способных подвергаться биодеструкции. В настоящей работе на модельном объекте нами впервые доказана целесообразность проведения энтеросорбции при остром отравлении ивермектином с использованием нового углеродного сорбента, модифицированного молочной кислотой. Экспериментально обоснованы преимущества предложенного модификатора по сравнению с гликолевой кислотой и сополимером указанных гидроксикислот. Цель исследования - разработать способ модифицирования гидроксикислотами углеродных сорбентов и провести сравнительную оценку их терапевтической эффективности при отравлении животных ивермектином. Матрицей для получения биоспецифических сорбентов служил гранулированный углеродный энтеросорбент с удельной площадью поверхности 300-400 м2/г, модификаторами - гликолевая (50 мас.%, «Merk Schuchardt OHG», Германия), молочная (80 мас.%, «МОСРЕАКТИВ», Россия) кислоты и их сополимер. Для изучения морфологии и рельефа поверхности полученных образцов использовали метод растровой электронной микроскопии (JSM 6460LV, «JEOL Ltd», Япония). Терапевтическую эффективность модифицированных сорбентов оценивали на 5 группах (по 10 особей в каждой) беспородных половозрелых белых крыс с массой тела 180-200 г. Животные разных групп получали в течение 5 сут по одному из модифицированных сорбентов (0,3 г/кг живой массы) на фоне острой интоксикации Баймеком® (1 % раствор ивермектина, производитель ФГБУ Федеральный центр охраны здоровья животных, Россия; разработчик «Bayer Animal Health GmbH», Германия). Контролем служили интактные и интоксицированные животные. По окончании эксперимента у всех животных брали кровь для биохимического исследования, а также проводили гистоисследование органов и тканей. Электронная микроскопия показала, что при модифицировании исходного сорбента размер и форма гранул сохраняются, но рельеф и морфология поверхности изменяются, модификаторы распределяются локально в виде мелких полимерных частиц (олигомер гликолевой кислоты, сополимер) или полимерной пленки (олигомер молочной кислоты). Результаты экспериментов in vivo выявили неодинаковую эффективность энтеросорбции с применением модифицированных сорбентов при острой интоксикации крыс содержащим ивермектин препаратом Баймек® (креатинин - от 40,86±0,66 мкмоль/л, р function show_abstract() { $('#abstract1').hide(); $('#abstract2').show(); $('#abstract_expand').hide(); }
Бесплатно
Терминологическое определение форм матки у сельскохозяйственных животных
Статья научная
Рассматриваются материалы зарубежной и отечественной литературы конца XIX-середины ХХ веков и современных источников, посвященных классификации форм матки у сельскохозяйственных животных. На основании анализа учебной литературы и латинской терминологии предлагается считать степень слияния отделов матки с образованием непарных полостей классификационным признаком. Выделено пять форм матки: duplex, bipartitus, divisus, или septus, bicornis и simplex. Форму матки коровы, мелких жвачных и свиней предлагается обозначать как uterus divisus, или septus, а матку кобылы - uterus bicornis.
Бесплатно
Термины «доминирование» и «сверхдоминирование». Теории гетерозиса (обзор)
Статья обзорная
Освещены представления об явлениях доминирования и сверхдоминирования, основанные на классических работах по генетике. Рассматривается возможность прогноза направлений сдвигов доминирования при взаимодействии генотипов с внешней средой. Обсуждаются теории и гипотезы механизма, возникновения и эволюции гетерозиса. Сделан вывод о том, что все перечисленные гипотезы гетерозиса слишком упрощенно пытаются объяснить это сложное явление, не учитывая в должной мере роли среды как фактора, влияющего на реализацию любого генотипа.
Бесплатно
Терморегуляция и поведенческие реакции у норок и нутрий в условиях жаркого климата
Статья научная
Изучали индивидуальное поведение норок и нутрий в весенний и летний периоды под воздействием высокой температуры внешней среды и интенсивной солнечной радиации.
Бесплатно
Статья научная
Чума мелких жвачных животных (ЧМЖЖ) - высококонтагиозная трансграничная инфекционная болезнь мелких жвачных, характеризующаяся лихорадкой, анорексией, истечениями из глаз и носа, эрозиями и язвами в слизистой оболочке пищеварительного тракта, диареей, а также лейкопенией с иммуносупрессией. Ввиду сложной эпизоотической обстановки по ЧМЖЖ в сопредельных с Российской Федерацией государствах (Таджикистан, Китай, Монголия, Казахстан, Афганистан) существует высокий риск проникновения данного заболевания на территории Сибирского, Уральского, Дальневосточного, Северо-Кавказского и Южного федеральных округов. В связи с этим необходимы методы молекулярно-генетической диагностики возбудителя ЧМЖЖ, а также способы стабилизации образцов биоматериала для диагностических исследований при транспортировке на дальние расстояния. Нами представлены данные по разработке тест-системы для выявления генома вируса ЧМЖЖ методом ОТ-ПЦР в реальном времени. Методика основана на амплификации фрагмента гена гемагглютинина размером 148 п.н...
Бесплатно
Тест-системы ПЦР для выявления генома каприпоксвирусов и вируса заразного узелкового дерматита
Статья научная
Интенсификация животноводства неизбежно повышает риски заноса и распространения инфекционных заболеваний, из которых наиболее опасны трансграничные. Инфекции крупного рогатого скота, вызываемые каприпоксвирусами, в частности вирусом заразного узелкового дерматита (ЗУД, Lumpy skin disease, LSD), поражают крупный и мелкий рогатый скоту, нанося существенный экономический ущерб. До 2015 года территория Российской Федерации была благополучна по ЗУД, однако из-за локальных конфликтов на Ближнем Востоке и изменений климата заболевание распространяется в северном направлении (масштабные вспышки LSD в Турции, странах Балканского полуострова, ЕС и в России). Широкое использование живых гомологичных вакцин против LSD в соседних странах также актуализирует разработку методов диагностики этого возбудителя, позволяющих выявлять геномы полевых изолятов и дифференцировать вакцинный вирус ЗУД КРС. Нами впервые в России разработан и валидирован комплекс методов ПЦР в режиме реального времени для однорежимного тестирования проб на наличие генома каприпоксвирусов, полевых изолятов вируса заразного узелкового дерматита и вакцинного вируса ЗУД КРС типа Neethling...
Бесплатно
Другой
Изучали технологические свойства зерна у трех яровых и одной озимой линии мягкой пшеницы сорта Родина с интрогрессией от дикого диплоидного злака Aegilops speltoides Tausch. Установлено, что присутствие в геноме двух линий транслокации 1B/1R и генов запасных белков зерновки существенно снижает силу муки и ухудшает физические свойства теста. При отсутствии транслокации хромосомное замещение 7D/7S существенно улучшает реологические показатели теста, а соответствующая линия может быть отнесена к сильным пшеницам.
Бесплатно
Статья научная
Почвенная макро- и мезофауна чрезвычайно чувствительна к разным способам сельскохозяйственной обработки, поэтому почвенные беспозвоночные используются в качестве биоиндикаторов экологического состояния агроценозов. Поскольку макро- и мезофауна в значительной степени контролируют водный баланс почвы и участвуют в формировании гумуса, особенное внимание следует уделять им в засушливых регионах, в первую очередь в Черноземье. В настоящей работе впервые дана интегрированная оценка плотности населения и эколого-функционального разнообразия макро- и мезофауны чернозема обыкновенного в Ставропольском крае. Показана возможность использования этих групп беспозвоночных животных в качестве биоиндикаторов экологического состояния агроценозов. Доказано, что применение технологии no-till стимулирует активность и численность всех групп макро- и мезофауны. Цель работы - оценка численности и таксономического разнообразия эколого-функциональных групп макро- и мезофауны при различных технологиях обработки почвы (традиционная вспашка с оборотом пласта и no-till) в условиях внесения минеральных удобрений и без них на южных агрочерноземах Ставропольского края. Опыты по использованию технологии no-till на фоне применения или отсутствия минеральных удобрений проводили в 2012-2019 годах в опытном хозяйстве ФГБНУ Северо-Кавказского Федерального научного аграрного центра (Шпаковский р-н Ставропольского края). В 2019 году исследовали делянки полей с тремя типами учитываемых факторов: обработка почвы (вспашка с оборотом пласта и по технологии no-till); наличие/отсутствие удобрений; сельскохозяйственные культуры. Почва - чернозем обыкновенный среднемощный слабогумусированный тяжелосуглинистый на лессовидных карбонатных суглинках. В севообороте возделывали кукурузу ( Zea mays L.) сорта Машук, сою ( Glycine max L.) сорта Дуниза (до 2018 года), которая впоследствии была заменена горохом ( Pisum sativum L.) сорта Фаэтон, озимую пшеницу ( Triticum aestivum L.) сорта Дея, подсолнечник ( Helianthus annuus L.) сорта Баграт. Контролем служила необрабатываемая залежная почва вблизи опытных полей. Удобрения вносили при посеве в расчетных дозах (озимая пшеница - N160P90K60, подсолнечник - N72P58K32, кукуруза - N80P48K48, соя или горох - N60P60K60). Почвенную макрофауну учитывали методом раскопки площадок 25×25×30 см и ручного разбора почвенных проб. Почвенную мезофауну выделяли методом эклекторов из почвенного монолита и учитывали с помощью микроскопа «Биомед-5 ПР ЛЮМ» (Россия) при увеличении ×40. Среди макрофауны на всех полях наиболее многочисленны были многоножки ( Myriapoda ), имаго и личинки жесткокрылых ( Coleoptera ), пауки ( Araneae ) и дождевые черви ( Lumbricidae ). Среди дождевых червей доминировали Aporrectodea caliginosa , в то время как единичные экземпляры A. rosea были обнаружены только на залежи. Минимальную численность A. caliginosa (32 экз/м2) отмечали под горохом и подсолнечником при традиционной обработке, максимальную - под кукурузой на делянках no-till и на вспаханных участках (соответственно 556 и 512 экз/м2). В целом численность дождевых червей на полях no-till оказалась выше под всеми культурами (кроме подсолнечника) по сравнению со значениями на вспаханных делянках. Среди других групп почвенной макрофауны наиболее многочисленны были многоножки (до 1500 экз/м2), а также пауки (до 500 экз/м2) и жуки (до 500 экз/м2). Единично встречались мокрицы ( Oniscidea ) и моллюски ( Gastropoda ). Плотность многоножек, пауков, жесткокрылых и дождевых червей для вариантов no-till всегда была выше, чем для вспаханных полей вне зависимости от вида сельскохозяйственной культуры. Внесение минеральных удобрений, как правило, сокращало численность и разнообразие представителей макрофауны. Среди мезофауны по численности и разнообразию преобладали клещи ( Acari ) и коллемболы ( Collembola ). Мезофауна полей no-till была таксономически более разнообразной, чем вспаханных делянок. Минимальная численность мезофауны выявлена под горохом и кукурузой, максимальная - под озимой пшеницей и подсолнечником. В целом на распределение почвенных беспозвоночных (макро- и мезофауны) значительное влияние оказывал способ обработки почвы, однако на показатели численности часто влияла и сельскохозяйственная культура. Применение удобрений снижало биоразнообразие макрофауны и уменьшало ее численность на всех делянках, независимо от способа обработки почвы.
Бесплатно
Статья научная
Растения служат источником биологически активных веществ, важнейшими из которых являются антимикробные пептиды (АМП). АМП - неотъемлемая часть защитного арсенала всех живых существ. Представители семейства тионинов, характерного только для растений, - эффективные ингибиторы растительных патогенов, в том числе бактерий и грибов, что открывает перспективы их практического использования в качестве биопестицидов для защиты растений от болезней. Однако действие тионинов на возбудителей заболеваний животных и человека, практически не изучено. Дрожжеподобные грибы рода Candida - условно-патогенные микроорганизмы, которые встречаются у 70 % людей, не вызывая заболеваний (M. Dadar с соавт., 2018). Однако при ослаблении иммунитета они могут стать причиной серьезных болезней, частота которых значительно возросла в последние два десятилетия. Антимикотики, традиционно используемые для лечения инфекций, вызванных грибами рода Candida, не всегда эффективны и безопасны для человека. В связи с этим в мире ведется постоянный поиск новых природных антифунгальных агентов...
Бесплатно
Токсины микромицетов в генеративных органах растений семейства Fabaceae
Статья научная
При изучении роли ассоциированных микроскопических грибов в адаптации растений к внешним воздействиям внимание исследователей сосредоточено на таких ключевых аспектах, как смещение состава внутренней микобиоты в процессе роста, направленность колонизации грибами вегетативных и генеративных органов, а также сопутствующие изменения в метаболическом статусе организма (J.A. Wearn с соавт., 2012; V. Arbona с соавт ., 2013; J. Hong с соавт . , 2016). У луговых трав семейства Fabaceae изучена динамика накопления ДНК грибов Alternaria , Clado-sporium и Fusarium в разные месяцы сбора растений (О.П. Гаврилова с соавт., 2017; А.С. Орина с соавт . , 2018) и выявлены сезонные колебания в содержании токсичных метаболитов, свойственных этим группам микромицетов (А.А. Буркин, Г.П. Кононенко, 2018, 2019). У клевера лугового, клевера ползучего, козлятника восточного, люпина многолистного и донников установлена преимущественная локализация микотоксинов в листовых пластинках (Г.П. Кононенко с соавт., 2019). В настоящем исследовании нами впервые описаны комплексы токсичных метаболитов несовершенных грибов в генеративных органах бобовых растений. Целью работы стало изучение компонентного состава и содержания микотоксинов в цельных растениях, цветках и плодах многолетних бобовых трав из шести родов семейства Fabaceae . Луговые травы родов Trifolium L. - клевер луговой ( T. pratense L.), клевер гибридный ( T. hybridum L.), клевер средний ( T. medium L.), клевер ползучий ( T. repens L.), Lathyrus L. - чина луговая ( L. pratensis L.), чина весенняя ( L. vernus (L.) Bernh.), Vicia L. - горошек заборный ( V. sepium L.), горошек мышиный ( V. cracca L.), Lotus L. - лядвенец рогатый ( L. corniculatus L. s.l.), Lupinus L. - люпин многолистный ( L. polyphyllus Lindl.) и Galega L. - козлятник восточный ( G. orientalis Lam.) отбирали из естественных травостоев Московской области в мае-первой половине августа 2019 года, горошек лесной ( V. sylvatica L.) и чину японскую ( L. japonicus Willd. subsp. pubescens Korobkov) - во второй половине августа того же года на побережье Кандалакшского залива Белого моря (Республика Карелия). Надземные части растений, а также цветки и бобы выдерживали при комнатной температуре до воздушно-сухого состояния и измельчали в лабораторной мельнице. Для экстракции применяли смесь ацетонитрила и воды в объемном соотношении 84:16 при расходе 10 мл на 1 г навески. Экстракты после 10-кратного разбавления буферным раствором использовали для непрямого конкурентного иммуноферментного анализа. Содержание микотоксинов - Т-2 токсина (Т-2), дезоксиниваленола (ДОН), зеараленона (ЗЕН), фумонизинов (ФУМ), эргоалкалоидов (ЭА), альтернариола (АОЛ), роридина А (РОА), афлатоксина В1 (АВ1), стеригматоцистина (СТЕ), циклопиазоновой кислоты (ЦПК), эмодина (ЭМО), охратоксина А (ОА), цитринина (ЦИТ), микофеноловой кислоты (МФК), PR-токсина (PR) определяли с помощью коммерческих и исследовательских аттестованных иммуноферментных тест-систем (ГОСТ 31653-2012). Для генеративных органов большинства обследованных растений были выявлены как общие черты (сохранение профиля микотоксинов, типичного для целого растения, при отсутствии или снижении содержания ряда грибных метаболитов), так и особенности. В частности, в цветках трех видов рода Trifolium L. в целом сохранялся комплекс микотоксинов, свойственный вегетативной части, но при этом встречаемость и накопление фузариотоксинов были выше. Для цветков двух видов - клевера гибридного и клевера среднего была характерна сочетанная контаминация ОА и ЦИТ в сопоставимых количествах, редкая для растений. При общей низкой контаминации у лядвенца рогатого фузариотоксины Т-2, ДОН и ЗЕН присутствовали только в генеративных органах. У всех представителей родов Vicia , Lathyrus , Lupinus и Galega метаболический фон в цветках в целом был оценен как ослабленный, в бобах он оказался сходным с надземной частью без отчетливых признаков смены компонентного состава и резкого варьирования содержания микотоксинов.
Бесплатно
Токсические эффекты ультрадисперсных форм металлов (Mo и MoO3) в эксперименте in vivo
Статья научная
Несмотря на возрастающие объемы применения наночастиц (НЧ) в промышленности, существует серьезная нехватка информации относительно их воздействия на здоровье человека и окружающую среду. Так, наноматериалы на основе молибдена привлекают внимание из-за сверхвысокой удельной площади поверхности и уникальных оптических, электронных, каталитических и механических свойств, однако, обладая высокой проникающей способностью, молибден может в избытке накапливаться в органах и тканях организма, влияя на их структурную целостность и функциональную активность. В настоящей работе у подопытных крыс впервые установлен гепатотропный эффект наночастиц Mo и MoO3 на основании оценки степени активации маркера апоптоза каспазы 3, отмечено снижение двигательной активности и подавление эмоционального состояния животных, а также зафиксировано снижение массы их тела и печени на фоне увеличения массы головного мозга при однократном внутрибрюшинном введении НЧ. Нашей целью было изучение общего воздействия наночастиц Moи MoO3 на рост и развитие внутренних органов крыс, особенности изменения двигательной и эмоциональной активностей животных, а также оценка их гепатотропного эффекта на основании оценки степени активации маркера апоптоза каспазы 3. Биомедицинские исследования проводили на 30 белых крысах-самцах линии Wistar массой 110-180 г. В качестве источников микроэлементов использовали НЧ Mo и MoO3, полученные методом плазмохимического синтеза. Экспериментальные животные были разделены на пять групп ( n = 6). Крысам I и II опытных групп однократно внутрибрюшинно вводили НЧ Mo в дозе 1,0 и 25,0 мг/кг; животным III и IV опытных групп - НЧ MoO3 в дозе 1,2 и 29,0 мг/кг. Особям из контрольной группы в течение эксперимента вводили изотонический раствор хлорида натрия (0,9 % NaCl) в эквивалентном объеме. По окончании эксперимента (на 14-е сут) крыс декапитировали под нембуталовым наркозом. Проводили анатомическую разделку и взвешивание внутренних органов (печень и головной мозг). В течение опыта ежесуточно контролировали рост всех особей посредством индивидуального взвешивания. Полученные данные были использованы для учета изменений абсолютной массы тела и расчета соотношения массы исследуемых органов к массе тела. Для выявления готовности клеток печени к запрограммированной клеточной гибели иммуногистохимически выявляли каспазу 3 («Biocare Medical, LLC», США) в цитоплазме и ядрах гепатоцитов при окрашивании срезов. Тест «открытое поле» использовали для оценки эмоциональной, двигательной активность и поведения экспериментальных животных. Эмоциональный фактор оценивали по степени тревожности и страха (числу фекальных болюсов), а также грумингу (число причесываний, умываний и прочих элементов ухода). Система Инфракрасный актиметр в комплекте с системой Панель с отверстиями (ACT-01, «Orchid Scientific & Innovative India Pvt. Ltd.», Индия) позволила оценить спонтанную двигательную активность (ДА) животных. Эксперименты выявили токсическое воздействие наночастиц Mo и MoO3 на функционирование некоторых систем организма, в частности было установлено снижение массы тела и печени крыс на фоне увеличения массы головного мозга. Максимальное снижение массы тела зафиксировали у животных, получавших 25,0 мг/кг Mo и 1,2 мг/кг МоО3. К достоверному снижению (p ≤ 0,05) массы печени приводило введение НЧ Mo как в низкой, так и в высокой дозе (соответственно на 14,3 и 16,1 %) и МоО3 в дозе 1,2 мг/кг (на 33,5 %). Введение Mo в дозе 1,0 мг/кг, 25 мг/кг и МоО3 в дозе 1,2 мг/кг вызывало достоверное (p ≤ 0,05) увеличение массы головного мозга соответственно на 10,9; 3,85 и 5,49 %. Увеличение массы головного мозга, возможно, за счет отечности органа, приводило к изменению поведенческих реакций и двигательной активностей крыс, что свидетельствовало о нейротоксическом действии НЧ Mo и MoO3, степень выраженности которого напрямую зависела от времени после введения и дозировки частиц. Было отмечено снижение ДА крыс на 1-е и 7-е сут после введения Mo, причем активность снижалась с увеличением дозировки (чем выше дозировка, тем ниже активность). Наименьшие показатели ДА были получены на 14-е сут после введения 29,0 мг/кг МоО3. Эмоциональная активность крыс снижалась при введении НЧ Mo и МоО3 во всех изученных дозировках, наибольший эффект был зафиксирован на 1-е и 7-е сут эксперимента. Иммуногистохимическая реакция с маркером апоптоза каспазой 3 выявила усиление экспрессии этого фермента в клетках печени самцов крыс линии Wistar при введении им наночастиц Mo и MoO3. Обнаруженная активация маркера зависела не только от дозы и времени после инъекции, но и от степени деструктивных изменений в органе на фоне введения НЧ. Более тяжелые поражения печени, наблюдаемые при введении НЧ, сопровождались более слабой активацией каспазы 3 по сравнению с контролем.
Бесплатно
Токсическое действие тяжелых металлов на морфологические признаки печени молодняка овец
Статья научная
Оценивали биохимические показатели крови и гистологическую структуру печени у овец в возрасте 2, 4, 6 и 12 мес при интоксикации тяжелыми металлами. Определяли содержание тяжелых металлов в тканях печени.
Бесплатно
Трансгенная птица - создание и области применения (обзор)
Статья обзорная
Технологии трансгенеза в птицеводстве могут быть направлены на улучшение качественных и количественных характеристик продукции (Л.Г. Коршунова, 2011), создание птицы, генетически устойчивой к инфекционным заболеваниям и продуцирующей с яйцом рекомбинантные белки различного назначения (D. Cao с соавт., 2015). Для получения трансгенных животных чаще всего прибегают к микроинъекции ДНК в зиготы. Однако особенности размножения птиц создают серьезные проблемы для исследователей. Курица образует в сутки одну оплодотворенную яйцеклетку, которая очень велика и нежна для каких-либо манипуляций с ней. Для нормального эмбрионального развития ей необходимы третичные оболочки - белковая, подскорлупные и скорлупа. Дробление куриной яйцеклетки начинается уже в белковом отделе яйцевода, а в свежеснесенном яйце имеется 50-60 тыс. клеток. Первая трансгенная птица была получена с помощью ретровирусных векторов. В нормальных условиях ретровирусы сами включаются в геномную ДНК хозяина и реплицируются. На сегодняшний день трансгенные куры и перепела получены посредством ретровирусного (D.W. Salter с соавт., 1989; R.A. Bosselman с соавт., 1989; L.B. Crittenden с соавт., 1992) и лентивирусного трансгенеза (H.A. Kaleri с соавт., 2011; A.H. Seidl с соавт., 2013; Н.А. Волкова с соавт., 2015). Эффективные технологии модификации генома кур и перепелов продолжают разрабатываться. К ним относят метод ZFNs (zinc finger nucleases), TALENs (transcription activator-like effector nucleases) (T.S. Park с соавт., 2014), CRISPR/Cas9 (I. Oishi с соавт., 2016; Q. Zuo с соавт., 2016). Технология CRISPR/Cas9 позволяет достичь дальнейшего прогресса в генетических манипуляциях с птицей и создания линий с отредактированным геномом (N. Veron с соавт., 2015). Птичьи эмбрионы, главным образом эмбрионы курицы ( Gallus gallus domesticus ) и перепела ( Coturnix japonica ), более века служили моделью в эмбриологических исследованиях позвоночных. Современные целенаправленные генные манипуляции на эмбрионе цыпленка как модели in vivo стали возможны благодаря системе редактирования CRISPR/Cas9 (V. Morin с соавт., 2017). К другим методам создания трансгенных птиц относится получение химер при подсадке в эмбрионы чужих эмбриональных клеток в качестве переносчиков чужеродной ДНК (J.N. Petitte с соавт., 1990; J.Y. Han с соавт., 2017; Н.А. Волкова с соавт., 2017). Трансгенез с использованием сперматозоидов для доставки в зиготу инородного генетического материала представляется весьма заманчивым, поскольку искусственное осеменение широко используется в птицеводстве (E. Harel-Markowitz с соавт., 2009; А.В. Самойлов с соавт., 2013). Использование спермиев для переноса чужеродной ДНК в яйцеклетки птиц в сочетании с технологией CRISPR/Cas9 позволит значительно сократить время и ресурсы, затрачиваемые на создание трансгенных особей с целевым изменением генотипа в первом поколении, что открывает новые возможности для селекции (C.A. Cooper с соавт., 2017). Классической технологией безвирусного трансгенеза остается микроинъекция ДНК в зиготу. Метод включает прямую инъекцию генной конструкции в цитоплазму свежеоплодотворенной яйцеклетки курицы с последующей инкубацией до вылупления. Яйцеклетка для инъекции должна быть получена сразу после оплодотворения, следовательно, ее движение вниз по яйцеводу прерывается. Далее используется специально разработанная система культивирования (C. Mather, 1994). Другой вариант микроинъекций ДНК в яйцеклетку птиц предусматривает образование ее третичных оболочек естественным образом в половых путях птицы. В основе метода лежит хирургическая операция, которая обеспечивает доступ к яйцеклетке, инъекцию в нее ДНК и имплантацию обратно в яйцевод для формирования полноценного инкубационного яйца (Р.В. Карапетян, 1995). Так были созданы трансгенные куры и перепела с различными генными конструкциями (Р.В. Карапетян, 1996; Л.Г. Коршунова с соавт., 2013).
Бесплатно
Статья обзорная
Томат ( Solanum lycopersicum L.) - важнейшая продовольственная культура, которая также находит широкое применение в качестве модельного объекта в различных молекулярно-генетических исследованиях, затрагивающих вопросы вегетативного развития и репродуктивной биологии, механизмов устойчивости растений к абиотическим и биотическим стрессам, ассоциативного симбиоза с микроорганизмами и многие другие, имеющие как фундаментальное, так и прикладное значение. Получение трансгенных растений томата, экспрессирующих чужеродные гетерологичные гены, а также растений с индуцированным сайленсингом или нокаутом собственных генов, - важная составляющая исследований в современной физиологии растений. Существует два принципиально отличающихся друг от друга подхода для введения чужеродной ДНК в геном томата. Первый (метод агробактериальной, или Agrobacterim- опосредованной, трансформации) основан на естественном механизме заражения растений бактериальным патогеном рода Agrobacterim ( A. tumefaciens или A. rhizogenes ) и опосредованном им переносе чужеродной ДНК в растительный геном. Второй подход основан на непосредственной доставке чужеродной ДНК в растительную клетку сквозь плазмалемму с помощью химических веществ (Ca2+, полиэтиленгликоль - ПЭГ) или физических воздействий (электрический импульс или повышенное давление) (так называемые прямые методы генетической трансформации томата). При этом трансгенные растения томата можно получать как классическим способом с использованием метода культуры изолированных органов и тканей in vitro, так и без него (трансформация in planta). В представленном обзоре рассмотрены классические методы прямого введения чужеродной ДНК в геном томата (химически опосредованная трансфекция, электропорация протопластов, микроинъекция, биобаллистическая трансформация), а также методы трансформации томата in planta (метод пыльцевых трубок или pollen-tube pathway, электропорация зародышей зрелых семян) и проведен подробный анализ физических, генетических и физиологических факторов, влияющих на эффективность трансформации (ЭТ). Обсуждаются особенности получения растений томата как с транзиентной экспрессией трансгена, так и со стабильно наследуемой вставкой в ядерный или пластидный геном. Отдельно рассмотрено применение прямых методов генетической трансформации для доставки различных систем геномного редактирования (ZFNs, TALEN, CRISPR/Cas, редакторов оснований, prime editing), получивших широкое распространение в последние 5 лет.
Бесплатно
Требования к исходному материалу для селекции сои в контексте современных биотехнологий
Статья обзорная
Соя - стратегическая культура многоцелевого назначения. Производство и потребление сои возрастают год от года. Появляются инновационные отрасли ее использования. Соя может стать одним из ключевых растительных объектов развивающейся биоэкономики. Использование культуры в продовольственных, кормовых, технических, медицинских и фармацевтических целях диверсифицируется и требует создания специализированных сортов с целевыми признаками, затребованными той или иной сферой применения. Это ставит новые задачи перед селекционерами и, соответственно, перед держателями коллекций гермоплазмы, поставляющими исходный материал для селекции. Коллекция сои ВИР (Всероссийский институт генетических ресурсов растений им. Н.И. Вавилова) многие годы служит источником такого материала. На основе многолетнего фенотипирования она систематизирована по целому ряду признаков. Бурное развитие в мире новых молекулярных технологий - маркер-опосредованной (marker-assisted selection, MAS) и геномной селекции, пока еще находящихся в стадии становления в нашей стране, оптимизирует как процесс создания новых сортов, так и поиск нужных генотипов в коллекции. У сои найдено множество локусов количественных признаков (QTL), важных для селекции (Y. Xu, J.H. Crouch, 2008; D.C. Leite с соавт., 2016; Y. Ma с соавт., 2016; H. Liu с соавт., 2017), выявлены потенциальные гены-кандидаты (E.Y. Hwang с соавт., 2014; J. Zhang с соавт., 2015; J. Zhang с соавт., 2016) целого ряда селекционно значимых признаков. Все это открывает перспективы для быстрого и целевого поиска генотипов в коллекции, но делает еще более актуальным знание возможностей генофонда: размаха изменчивости признаков, отрасли индустрии, в которой они могут быть применены, включая использование их альтернативных значений. Цель этой статьи - сделать обзор генетического разнообразия коллекции сои ВИР в связи с современными потребностями селекции, в частности создания сортов целевого использования, с учетом мировых достижений в изучении и диверсификации применения культуры, а также развивающихся новых селекционных технологий. Показано наличие в коллекции материала для селекции сортов с высоким качеством зерна: с повышенным содержанием белка и низким накоплением антипитательных веществ, сортов для производства масла с улучшенными характеристиками, соевого молока и т.п. Создание скороспелых сортов для всех соесеющих районов страны как одна из насущных потребностей и поиск необходимого исходного материала уже давно в центре внимания кураторов коллекции сои ВИР. Для всех рассмотренных в обзоре признаков приводятся современные данные их генетической детерминированности, степени изученности геномной организации соответствующих генов, сведения об определенных QTL и их картировании. Сделано заключение, что основное требование к исходному материалу для современной селекции сои заключается в том, что спектр направлений использования культуры должен базироваться на разнообразии специализированных сортов с заданными параметрами для конкретных целей применения и с разными адаптационными возможностями.
Бесплатно
Третья изменчивость, типы наследственности и воспроизводства семян у растений
Статья обзорная
Рассмотрена идея Г. Менделя о наследственных факторах (генах) и возникшая на основе этой модели геноцентрическая парадигма, согласно которой гены контролируют не только наследование отдельных простых признаков растений и животных, но и определяют онтогенез, морфогенез и основные тенденции эволюции живого. В статье показано, что, наряду с открытием дискретной наследственности у Pisum sativum L., Г. Мендель фактически описал (в дополнение к известным генотипической и модификационной) иную (третью) изменчивость у растений рода Hieracium L., которую в настоящее время обозначают как эпигенетическую. Анализ данных литературы позволяет сформулировать представление о том, что реальный характер распределения генотипов в потомствах определяется не только правилами наследования по Менделю, но и структурой геномов (плоидностью), а также способом репродукции семян у растений (одно- или двуродительский). В частности, данные о способах воспроизводства семян у разных видов и родов свидетельствуют, что репродуктивные признаки по большей части трудно отнести к менделевским, и их наследование, как правило, носит эпигенетический характер. Различия в способах воспроизводства семян у гороха (двойное оплодотворение) и видов ястребинки (апогамия) иллюстрируют полиморфизм репродуктивных стратегий у двух ботанических родов и никак не обусловлены активностью постулируемых специфических «генов партеногенеза» или их отсутствием. По нашему мнению, партеногенетическое развитие эмбрионов у растений относится к эпигенетической изменчивости и связано с получением клетками зародышевых мешков или семяпочек цветка внешних или внутренних сигналов, позволяющих перейти от одной программы развития к другой. Множественность способов воспроизводства семян у ряда растительных видов ( Beta vulgaris L., Cannabis sativa L., Rosa canina L. и видов рода Fragaria L.) иллюстрирует как сходство, так и различия в их наследственных системах. Продемонстрирована решающая роль советских (российских, украинских) биологов в становлении новой (эпигенетической) парадигмы развития и наследственности.
Бесплатно
