Статьи журнала - Сельскохозяйственная биология
Все статьи: 1807
Селекция яблони на самоплодность
Статья научная
Приведены многолетние данные Всероссийского НИИ селекции плодовых культур по селекции яблони на самоплодность, что в связи с ухудшением экологической обстановки в садах и обеспеченности насекомыми-опылителями приобретает первостепенное значение. Представлены результаты экспериментов по созданию самоплодных форм яблони на основе инбридинга. Обсуждается возможность использования безлепестных форм яблони при селекции на самоплодность.
Бесплатно
Селекция яблони на улучшение биохимического состава плодов
Статья научная
Проведена оценка сортов и гибридного фонда яблони, полученного за 1970-2009 годы во Всероссийском НИИ селекции плодовых культур, по содержанию в плодах сахаров, органических кислот, аскорбиновой кислоты и Р-активных веществ. Изучены особенности наследования этих признаков. Показана перспективность селекции яблони на улучшение биохимического состава плодов.
Бесплатно
Селекция яблони на устойчивость к парше: развитие идей Н.И. Вавилова и И.В. Мичурина
Статья научная
Приведены результаты селекции первых в России иммунных к парше сортов яблони, а также данные по усовершенствованию методов искусственного заражения паршой при отборе сеянцев на ранних этапах развития. Дана краткая характеристика 10 сортов с геном устойчивости V m и 30 сортов с геном V f. Пять сортов с геном V m и 19 сортов с геном V f уже включены в Государственный реестр селекционных достижений, допущенных к использованию (районированы).
Бесплатно
Статья научная
В связи с изменением климата и экологическими проблемами возникает необходимость создания сортов пшеницы с комплексной и пролонгированной устойчивостью к засухе и болезням. Селекционные программы, направленные на выведение сортов, пригодных для экологического и органического земледелия, позволят снизить производственные затраты и пестицидную нагрузку на агроценозы на ближайшие десятилетия. В настоящей работе впервые в условиях Западной Сибири показана значимость сортов яровой мягкой пшеницы с комплексной устойчивостью к бурой и стеблевой ржавчине при беспестицидной агротехнологии на интенсивном естественном инфекционном фоне для получения экологически чистого зерна, в том числе с функциональными свойствами фиолетовозерной пшеницы. Урожайность созданных сортов в годы исследований составила 3,4-4,4 т/га, определена их экономическая эффективность. Цель работы - оценить сорта пшеницы селекции Омского ГАУ с комплексной устойчивостью к болезням, а также с фиолетовой окраской зерна по урожайности, качеству и эффективности их возделывания при беспестицидной агротехнологии и условиях высокой инфекционной нагрузки в Западной Сибири. Исследования были проведены на опытном поле Омского ГАУ (55°02′′ с.ш., 73°31′′ в.д.) в южной лесостепи Западной Сибири в 2016-2021 годах. Материалом служили лучшие сорта и линии яровой мягкой пшеницы ( Triticum aestivum L.) селекции Омского ГАУ, полученные по программе челночной селекции и изученные в конкурсном сортоиспытании: среднеранние - Столыпинская 2, Нива 55, Агрономическая 5, Лютесценс 128-15; среднеспелые - Силантий, Лютесценс 27-12; среднепоздние - ЭФ 22. В качестве стандартов использовали среднеранний сорт Памяти Азиева, среднеспелый сорт Дуэт и среднепоздний сорт Элемент 22. Предшественник - черный пар. Оценку продолжительности вегетационного периода и анализ урожайности проводили по методике Госсортсети. Содержание белка и клейковины в зерне определяли с помощью прибора Инфралюм ФТ 10М («Люмэкс», Россия) по ГОСТ ISO 12099-2017. Уборку урожая осуществляли однофазным комбайном Sampo-130 («Sampo-Rosenlew», Финляндия). Восприимчивость сортов к бурой и стеблевой ржавчине (возбудители Puccinia triticina Erikss . и P. graminis f. sp. tritici Erikss . et Henn.) оценивали по шкалам, рекомендованным CIMMYT: R - высокая устойчивость, интенсивность поражения 0-5 %; M - гетерогенный тип, пустулы различного размера, окруженные хлоротическими и некротическими пятнами или без них; MR - умеренная устойчивость, 10-25 %; MS - умеренная восприимчивость, 30-50 %; S - восприимчивость, > 50 %. В Кении (г. Njoro) дополнительно оценили сорта Нива 55, Силантий и линию Лютесценс 128-15 на естественном инфекционном фоне P. graminis Ug99 по шкале CIMMYT. Идентификацию генов устойчивости к бурой и стеблевой ржавчине проводили в соответствии с установленным протоколом (http://maswheat.ucdavis.edu). Провели анализ содержания фенольных соединений в зерне фиолетовозерного сорта ЭФ 22 и оценили их антиоксидантные свойства в сравнении с краснозерными стандартами Памяти Азиева и Элемент 22. Экономическая эффективность производства зерна изученных сортов и линий рассчитывалась с учетом применения интенсивных зональных технологий возделывания. Показано, что в годы эпифитотий (2016-2020 годы) сорта с комплексной устойчивостью в условиях Западной Сибири в среднем имели достоверную прибавку урожайности: в зависимости от генотипа сорта от 0,3 до 1,1 т/га. Содержание белка и клейковины в зерне этих сортов соответствовало требованиям, предъявляемым к сильной пшенице (16 % и > 28 %). PCA (principal component analysis) анализ данных за 2017-2019 годы с интенсивным инфекционным фоном выявил отрицательную связь между поражением бурой, стеблевой ржавчиной и урожайностью, признаками качества зерна. Сравнительные испытания рекуррентного сорта Элемент 22 с комплексной устойчивостью к бурой и стеблевой ржавчине ( Lr10 , Lr26 / Sr31, Sr35 ) и его аналога ЭФ 22 с фиолетовой окраской зерна показали статистически значимое преимущество аналога по урожайности, общему содержанию фенолов в зерне, в том числе по количеству связанных фенолов и их антиоксидантной активности (соответственно 565,6 мг-экв. GAE/100 г и 62,7 %). Превышение валовой прибыли при возделывании сортов с комплексной устойчивостью к болезням варьировалось в пределах 25-40 % без учета рыночной премии для сорта ЭФ 22 за функциональные свойства продукта. Снижение фунгицидной нагрузки на посевы пшеницы имеет важное значение для производства экологически чистого зерна и сохранения окружающей среды в условиях Западной Сибири.
Бесплатно
Статья обзорная
Сельскохозяйственная микробиология (СХМ) - это дисциплина, изучающая прокариотические и эукариотические микроорганизмы, которые определяют функционирование основных компонентов агроценоза (растений, животных и почвы). Развитие СХМ основано на идеях и методах микробиологии, физиологии растений, почвоведения и генетики, направленных на изучение организации и эволюции биосистем, где микроорганизмы выполняют агрономически важные функции в тесном взаимодействии друг с другом и с высшими организмами. Переходя из окружающей среды в эндосимбиотические ниши растений или животных, микроорганизмы образуют с ними многокомпонентные комплексы - холобионты (E. Rosenberg с соавт., 2018). Они обладают собственными системами наследственности - симбиогеномами и хологеномами, которые служат предметом изучения симбиогенетики (И.А. Тихонович, Н.А. Проворов, 2012). Микроорганизмы, образующие симбиозы с растениями, выполняют важнейшие для них функции: трофические (фиксация N2, усвоение почвенных источников питания, в первую очередь фосфатов), защитные (биоконтроль фитопатогенов и фитофагов) и регуляторные (синтез фитогормонов, которые оптимизируют развитие растений и повышают устойчивость к неблагоприятным факторам среды). К наиболее изученным и важным для практики симбионтам растений относятся клубеньковые бактерии, или ризобии ( Rhizobiales ), - N2-фиксирующие микросимбионты бобовых, грибы арбускулярной микоризы ( Glomeromycota ) - фосфатмобилизующие симбионты (более 80 % видов) растений (A. Berruti с соавт., 2016,; ризосферные и эндофитные бактерии (например, Azospirillum , Bacillus , Pseudomonas ), стимулирующие развитие растений и определяющие их устойчивость к антагонистам (патогенам, вредителям) и стрессам (засухе, засолению, загрязнению почв ксенобиотиками или тяжелыми металлами) (M.A. Hassani с соавт., 2018). У животных трофические симбионты определяют усвоение растительной пищи (микробиота кишечника или рубца), синтез незаменимых метаболитов (кишечные и внутриклеточные симбионты) и фиксацию N2 (симбионты некоторых животных-фитофагов) (E. Rinninella с соавт., 2019). Изучение симбионтов растений и животных позволяет создавать микробные препараты, которые улучшают питание хозяев и их устойчивость к стрессам, а также повышают плодородие почв. В растениеводстве широко применяются препараты N2-фиксирующих и ростстимулирующих бактерий, которые позволяют резко снижать дозы экологически опасных азотных и фосфорных удобрений. Препараты микроорганизмов-антагонистов фитопатогенов - Pseudomonas, Bacillus (B.J. Lugtenberg c соавт., 2001; V.K. Chebotar с соавт., 2009), мышевидных грызунов - Salmonella enteritidis, Serratia plymuthica (A. Soenens, J. Imperial, 2019) и насекомых-фитофагов - Bacillus thuringiensis, Beauveria bassiana (A.V. McGuire, T.D. Northfield, 2020) используют для биоконтроля. Они также позволяют значительно снизить пестицидную нагрузку на агроценозы. СХМ вносит существенный вклад в изучение фундаментальных биологических процессов - генетических и молекулярных взаимодействий про- и эукариот, эволюции клетки и ее генома, а также формирования надорганизменных систем наследственности (I.A. Tikhonovich, N.A. Provorov, 2009). Разработаны методы симбиотической инженерии, направленной на конструирование высокопродуктивных биосистем сельскохозяйственного, природоохранного и медицинского назначения.
Бесплатно
Семенная продуктивность ex situ у перспективных кавказских видов Campanula
Статья научная
С целью сохранения пяти эндемичных видов кавказских колокольчиков через введение в культуру изучали потенциальную и реальную семенную продуктивность в условиях культивирования. Выявлено, что ex situ исследуемые виды проявляют высокую репродуктивную способность, обусловленную многоцветковостью их соцветий и высокой результативностью опыления.
Бесплатно
Статья научная
До недавнего времени индуцированную устойчивость к патогенам и фитофагам рассматривали отдельно и только в последние годы обратили внимание на возможность возникновения приобретенной кроссрезистентности. Целью настоящей работы стало изучение характера химического взаимодействия растений с фитопатогенными микроорганизмами и членистоногими фитофагами, занимающими общую экологическую нишу. Показана возможность взаимно-модифицирующего влияния фитофагов и фитопатогена на количественные и качественные показатели защитного ответа томата. В качестве консументов первого порядка были выбраны опасные фитофаги и фитопатогены культур защищенного грунта (калифорнийский трипс Frankliniella occidentalis, тепличная белокрылка Trialeurodes vaporariorum, возбудитель бактериальной крапчатости томатов Pseudomonas syringae pv. tomato ). Критериями оценки были изменения поведенческой реакции фитофагов и их демографических показателей, а для патогена - степень развития, оцениваемая в баллах. В условиях свободного выбора растения томата, предварительно зараженные P. syringae, оказались более предпочтительны для трипса, чем интактные, в то время как для белокрылки эти группы растений были равнозначны. Привлечение трипса к зараженным растениям могло быть обусловлено появлением и увеличением содержания таких летучих веществ, как 2-метилбутановая кислота и додекан, служащих компонентами феромонов и алломонов трипсов. При первичном повреждении растений трипсом и белокрылкой были выявлены различия в интенсивности развития патогена в зависимости от индуктора-фитофага (повреждение трипсом подавляло заболевание, а белокрылкой - создавало благоприятные условия для его развития). Ингибирование развития патогена на растениях, поврежденных трипсом, можно объяснить увеличением содержания таких химических соединений, как (Е)-β-оцимена и α-гумулена, которые входят в состав многих эфирных масел и экстрактов растений, обладающих антимикробной активностью. Содержание этих же веществ повышалось в растениях в ответ на инокуляцию патогеном. Полученные результаты свидетельствуют как о различиях, так и о некотором сходстве сигнальных путей и механизмов защитной реакции у растений в ответ на индукцию фитофагами или фитопатогенами. Выявлены индуцированная устойчивость и частичный антагонизм (вплоть до полностью противоположного эффекта - снижения устойчивости растений) по отношению к одной из групп консументов. Тщательная оценка характера ответных реакций, биохимических и молекулярно-генетических принципов действия позволит определить их место в стратегии экологизированной защиты растений. Такие исследования могут стать основой для создания средств защиты растений с использованием синтетических элиситоров, обладающих различной степенью селективности действия по отношению к определенным группам биотических агентов.
Бесплатно
Статья обзорная
Сибирская язва - особо опасное заболевание сельскохозяйственных и диких животных, а также человека, вызываемое грамположительной спорообразующей бактерией Bacillus anthracis . Инфекция имеет глобальное распространение, но уровень заболеваемости сельскохозяйственных животных и людей варьируется в зависимости от экологической ситуации и реализации стратегий контроля (С.J. Carlson с соавт., 2019). Исторический и современный опыт свидетельствует о том, что бесконтрольные вспышки сибирской язвы могут иметь катастрофические последствия. В данном обзоре рассматриваются жизненный цикл возбудителя, экологические особенности распространения сибирской язвы, механизмы патогенеза и описывается, как с учетом понимания данных факторов на протяжении многих лет развиваются оптимальные с точки зрения затрат и результата стратегии борьбы с этой опасной инфекцией. Своевременная утилизация погибших особей и вакцинирование здорового поголовья скота, применяемые в совокупности, могут эффективно останавливать распространение заболевания. Это делает задачу разработки высокоэффективных, безопасных и дешевых вакцин крайне актуальным и, более того, фактически единственным перспективным методом улучшения эпизоотической ситуации с этим опасным заболеванием. Вакцинация сельскохозяйственных животных в течение нескольких десятилетий значительно сократила риск возникновения сибирской язвы, но она не является обязательной во многих странах и часто используется только после возникновения заболевания, а не для его предотвращения. Несмотря на значительное снижение заболеваемости, современная ситуация с сибирской язвой в Российской Федерации может быть определена как неустойчивая (А.Г. Рязанова с соавт., 2018; Е.Г. Симонова с соавт., 2018). В стране по-прежнему регистрируются эпизоотии среди животных и случаи заболевания у людей. Это обусловлено наличием естественных почвенных резервуаров возбудителя и неполным охватом вакцинацией против сибирской язвы сельскохозяйственных животных. В настоящее время для вакцинации сельскохозяйственных животных используются только живые аттенуированные вакцины. В обзоре суммированы сведения об их эффективности и безопасности, а также ограничениях, связанных с применением живых аттенуированных вакцин. Несмотря на то, что существующие вакцины показали свою эффективность, они имеют ряд недостатков. Актуальность разработки более эффективных ветеринарных вакцин против сибирской язвы, основанных на современных подходах, полностью обоснована. В частности, существует необходимость в создании ветеринарной вакцины, не содержащей возбудителя в любых формах и совместимой с приемом антибиотиков, которые необходимы как во время вспышки сибирской язвы, так и для регулярного использования при лечении различных заболеваний животных. Создание современных рекомбинантных вакцин и отказ от использования патогенов в аттенуированной форме является важной и перспективной задачей. В обзоре дан анализ исследований по созданию новых кандидатных вакцин против сибирской язвы. Основное внимание уделено разработкам субъединичных вакцин с использованием рекомбинантных антигенов B. anthracis, полученных в различных системах экспрессии, в том числе для перорального введения и совместимых с приемом антибиотиков.
Бесплатно
Статья обзорная
Способность бобовых растений (сем. Fabaceae ) к биологической азотфиксации (БАФ) представляет собой широко известное явление, при котором атмосферный азот (N2) переводится в доступную для живых систем форму (фиксируется) в результате симбиоза растения с азотфиксирующими бактериями из группы ризобий (И.А. Тихонович с соавт., 2009; J. Yang с соавт., 2022). Благодаря БАФ сельскохозяйственным бобовым культурам не требуется интенсивной обработки азотными удобрениями, что сокращает финансовые затраты, оказывает положительный эффект на окружающую среду и позволяет обеспечить продовольственную безопасность, придерживаясь принципов «адаптивного» земледелия (S.M.F. Bessada с соавт., 2019). Научно обоснованные попытки повышения эффективности БАФ у бобовых предпринимаются уже давно, однако работа в этом направлении затруднена большим количеством внешних и внутренних факторов, влияющих на исход азотфиксирующего симбиоза. Сотрудниками ФГБНУ Всероссийского НИИ сельскохозяйственной микробиологии (г. Санкт-Петербург) был предложен новый критерий для селекции симбиотически активных бобовых, который учитывает взаимодействие с комплексом полезных микроорганизмов, всегда присутствующих в почве (ризобии, грибы арбускулярной микоризы, стимулирующие рост бактерии) (O. Shtark с соавт., 2012). Степень положительного влияния полезных микроорганизмов на сельскохозяйственно важные признаки растений (прибавка массы семян, массы вегетативной части, повышение содержания белка в семенах) относительно контрольных условий различается у разных генотипов растений и может быть выражена количественно. Этот количественный признак получил название «эффективность взаимодействия с полезными почвенными микроорганизмами» (ЭВППМ), или «симбиотическая отзывчивость» (О. Штарк с соавт., 2006). В настоящем обзоре представлено описание результатов работ, направленных на установление молекулярно-генетических основ признака ЭВППМ, или симбиотической отзывчивости, с акцентом на исследования этого признака у гороха посевного. За последние десять лет изучение этого признака на горохе посевном (Pisum sativum L.) с применением современных омиксных подходов дало значительные результаты (T. Mamontova с соавт., 2019; A. Afonin с соавт., 2021; E. Zorin с соавт., 2024; D. Kuzmina с соавт., 2025). Показано, что признак ЭВППМ складывается из действия следующих факторов, зависящих от генома растения: контроль со стороны растения над распространением микросимбионтов в тканях корня; выделение молекул флавоноидной природы, которые привлекают клубеньковые бактерии и при этом играют роль в защите от патогенов; продление фазы налива семян под влиянием микросимбионтов. В настоящее время проводится поиск транскриптомных маркеров признака ЭВППМ. Один из найденных маркеров - ген PsGLP2 был конвертирован в ДНК-маркер симбиотической отзывчивости (E. Zorin с соавт., 2024). Дальнейшая работа по изучению ЭВППМ будет направлена на идентификацию генетических маркеров ЭВППМ в процессе анализа рекомбинантных инбредных линий, а также оценку возможности повышения ЭВППМ при помощи генетической трансформации и геномного редактирования.
Бесплатно
Статья научная
Растительно-микробные взаимоотношения, в частности бобово-ризобиальный симбиоз, играют одну из ключевых ролей в развитии сельского хозяйства. Особую значимость эта роль приобретает при создании устойчивого земледелия на арктических территориях России в экстремальных почвенно-климатических условиях. Изучение таксономического разнообразия арктических ризобий и их симбиотической активности в отношении различных видов бобовых растений позволяет определить хозяйскую специфичность штаммов и выявить наиболее эффективные азотфиксаторы, адаптированные к северным условиям. В настоящей работе впервые в условиях вегетационных опытов показана симбиотическая эффективность арктических штаммов Rhizobium beringeri P8/5-2, Rhizobium sp. 20-1/1, Mesorhizobium norvegicum 20/1-4 и Mesorhizobium sp. 9-4/1 и 25-2/1 на клубеньковых кормовых растениях Vicia sativa и V. cracca , а также на дикорастущих бобовых Hedysarum arcticum , Astragalus frigidus и Oxytropis adamsiana . Целью работы было изучение способности ранее селектированных арктических ризобиальных штаммов Rhizobium и Mesorhizobium из порядка Hyphomicrobiales формировать азотфиксирующий симбиоз с кормовыми викой посевной ( Vicia sativa L.) и викой мышиной ( V. cracca L.) и дикорастущими арктическими бобовыми копеечником арктическим ( Hedysarum arcticum B. Fedtsch) , астрагалом холодным ( Astragalus frigidus (L.) A. Gray) и остролодочником Адамса ( Oxytropis adamsiana (Trautv.) Jurtzev) в условиях вегетационного опыта по кросс-нодуляции. Работу проводили в лаборатории ФГБНУ ВНИИСХМ (г. Санкт-Петербург) в 2024 году. Семена дикорастущих популяций бобовых растений V. cracca , H. arcticum , O. adamsiana и A. frigidus были собраны на о. Самойловский и о. Тит-Ары в 2021 году. Семена кормовой раннеспелой вики посевной (яровой) сорта Приобская 25 были приобретены у агрофирмы «Аэлита» (Россия). Штаммы Rhizobium beringeri P8/5-2 (RCAM06326), Rhizobium sp. 20-1/1 (RCAM05664), Mesorhizobium norvegicum 20/1-4 (RCAM05519), Meso-rhizobium sp. 9-4/1 (RCAM06350) и 25-2/1 (RCAM06353) были предоставлены Сетевой биоресурсной коллекцией в области генетических технологий для сельского хозяйства (ФГБНУ ВНИИСХМ, г. Санкт-Петербург). Они были выделены из клубеньков арктических бобовых Lat-hyrus pratensis , V. cracca , H. arcticum , A. frigidus и O. taimyrensis . Растения V. sativa и V. cracca культивировали в пластиковых контейнерах объемом 2 л, содержащих 2 кг стерильного песка. Растения H. arcticum, O. adamsiana и A. frigidus выращивали в пластиковых стаканах объемом 200 мл, содержащих 300 г стерильного песка. Контейнеры, содержащие по 7-8 проростков, и стаканы с 3 проростками, инокулировали суспензиями индивидуальных штаммов в количестве 106 клеток на сосуд. Положительным контролем для Vicia служил коммерческий штамм R. leguminosarum bv. viciae RCAM0626. Неинокулированные растения были использованы в качестве отрицательного контроля. Растения выращивали в климатической камере MLR-352H («PHCbi», Япония). После окончания культивирования сырую биомассу побегов и корней взвешивали и считали число образовавшихся клубеньков. Азотфиксирующую активность клубеньков определяли ацетиленовым методом с помощью газового хроматографа GC-2014 («Shimadzu», Япония). Показана способность штамма R. beringeri P8/5-2 образовывать эффективный симбиоз с кормовыми бобовыми V. sativa и V. cracca , а после инокуляции дикорастущих арктических видов A. frigidus , O. adamsiana и H. arcticum , несмотря на отсутствие клубеньков, этот штамм приводил к достоверно более высоким значениям общей сырой массы растений в сравнении с отрицательным контролем. Штамм M. norvegicum 20/1-4 образовал эффективный симбиоз с H. arcticum , O. adamsiana и A. frigidus , однако после инокуляции этих видов бобовых штаммом Mesorhizobium sp. 9-4/1 симбиоз был наиболее эффективным. Так, прибавка общей массы растений A. frigidus составила от 13 до 37 %, O. adamsiana - от 32 до 174 %, тогда как H. arcticum - от 48 до 72 % в сравнении с остальными вариантами. При инокуляции растения-хозяина V. cracca штаммом Rhizobium sp. 20-1/1 симбиоз был эффективным, показав более высокие значения общей биомассы (прибавка составила 39 %), числа клубеньков и азотфиксирующей активности по сравнению с коммерческим штаммом R. leguminosarum bv. viciae RCAM0626. Таким образом, арктические штаммы Rhizobium sp. 20-1/1 и Mesorhizobium sp. 9-4/1 перспективны для дальнейших испытаний в условиях полевых опытов с целью создания на их основе высокоэффективных микробных препаратов для использования в северных регионах России при возделывании кормового бобового растения V. cracca и дикорастущих пастбищных бобовых, представителей родов Hedysarum , Оxytropis и Astragalus , как компонентов высокопродуктивных многолетних пастбищных и сенокосных сеяных лугов.
Бесплатно
Статья научная
Для успешного использования растительно-микробных систем на основе бобовых в сельском хозяйстве необходимо создавать принципиально новые культурные сорта, способные эффективно взаимодействовать с полезными почвенными микроорганизмами. Для селекции сортов бобовых предлагается рассматривать интегральный признак эффективность взаимодействия с полезными почвенными микроорганизмами (ЭВППМ), который рассчитывается как прибавка ряда агрономически значимых параметров (биомасса растений, число и общая биомасса семян, а также масса 1000 семян) при обработке микробиологическими препаратами по сравнению с необработанным контролем. Целью нашего исследования была оценка эффективности взаимодействия двух генотипов гороха ( Pisum sativum L.) (высокоэффективного и низкоэффективного в условиях полевого опыта) с полезными почвенными микроорганизмами в модельном вегетационном эксперименте. В работе использовали высокоэффективный в симбиозе с клубеньковыми бактериями и арбускулярно-микоризными грибами генотип к-8274 (Франция, сорт Vendevil) и низкоэффективный к-3358 (Саратовская обл., Россия) из коллекции культурного гороха ВИР (Всероссийский институт генетических ресурсов растений им. Н.И. Вавилова, г. Санкт-Петербург). Растения выращивали в летний сезон 2012 года в вегетационных домиках в сосудах объемом 5 л на дерново-подзолистой легкосуглинистой почве. Применяли следующие варианты обработки: контроль (необработанная почва); клубеньковые бактерии + арбускулярно-микоризные грибы (КБ + АМГ); КБ; минеральные удобрения (NPK). Сравнивали также эффект низкой (с поливом 30 % от полной влагоемкости, ПВ) и оптимальной (60 % от ПВ) увлажненности. Повторность опыта 6-кратная для оптимального полива и 3-кратная для варианта 30 % от ПВ. Минеральные удобрения (NPK) вносили в виде чистых солей в дозе 0,1 мг д.в. на 1 кг почвы. Для инокуляции КБ использовали эффективный штамм Rhizobium leguminosarum bv. viciae RCAM1026. Микоризные грибы для инокуляции выращивали на корнях сорго ( Sorghum sp.). Применяли смешанный инокулюм, содержащий три изолята АМГ: Rhizophagus irregularis (syn. Glomus intraradices ) RCAM8 (= BEG144), R. irregularis BEG53 и Glomus sp. ST3. Образцы отбирали на стадии бутонизации-цветения через 1 мес после посадки (для подсчета клубеньков и определения сухой биомассы растений) и в конце вегетации примерно через 3 мес после посадки (для определения сухой биомассы растений, биомассы и числа семян). При выращивании в сосудах высокоэффективные и низкоэффективные генотипы гороха демонстрировали ожидаемые различия по признаку ЭВППМ. Так, сухая биомасса надземной части растений, собранных после 1 мес вегетации, у высокоэффективного генотипа к-8274 достоверно повышалась относительно контроля в вариантах КБ и NPK. В то же время у низкоэффективного генотипа к-3358 этот показатель достоверно увеличивался только под действием минеральных удобрений, но не клубеньковых бактерий. Также при обработке КБ у генотипа к-8274 увеличивалась масса 1000 семян, в то время как у генотипа К-3358 она несколько уменьшалась. Выявлено статистически достоверное негативное действие низкой увлажненности почвы на все оцененные параметры у к-3358 и на большинство показателей у к-8274. Таким образом, растения, выращенные в условиях вегетационного эксперимента, эквивалентны полученным в полевых условиях и могут использоваться для определения физиолого-биохимических маркеров функционирования симбиотических систем с целью выявления молекулярных основ признака ЭВППМ. Для моделирования признака ЭВППМ на горохе в условиях вегетационных экспериментов рекомендуется использовать не менее 6 повторностей для каждого генотипа. Необходимо также тщательно контролировать увлажненность почвы.
Бесплатно
Статья научная
Эспарцет песчаный Onobrychis arenaria (Kit.) DC. представляет особый интерес как перспективная кормовая культура для возделывания в северных регионах России благодаря своей зимостойкости, высоким кормовым качествам и способности к азотфиксации через симбиоз с ризобиальными бактериями. Эспарцет способен формировать эффективный симбиоз с широким кругом ризобий, что делает его уникальным объектом для изучения растительно-микробных взаимодействий. В настоящей работе впервые выявлена значительная вариабельность симбиотической эффективности штаммов рода Mesorhizobium , выделенных из дикорастущих бобовых в различных географических регионах, при формировании азотфиксирующего симбиоза с эспарцетом песчаным ( Onobrychis arenaria (Kit.) DC). Установлено, что штаммы северного происхождения демонстрируют повышенную азотфиксирующую активность и положительное влияние на рост растений в микровегетационных условиях. Полученные результаты позволяют рекомендовать ряд штаммов в качестве перспективных инокулянтов для возделывания эспарцета в экстремальных агроклиматических условиях северных регионов России. Нашей целью было изучение симбиотического потенциала штаммов Mesorhizobium , выделенных из дикорастущих бобовых ( Astragalus , Oxytropis , Hedysarum , Trifolium ) разного географического происхождения, формировать азотфиксирующий симбиоз с культурным бобовым эспарцетом песчаным Onobrychis arenaria (Kit.) DC. в условиях микровегетационного опыта для отбора наиболее перспективных ризобиальных изолятов. Работу проводили в ФГБНУ Всероссийский НИИ сельскохозяйственной микробиологии в 2025 году. Для проведения микровегетационного опыта использовали семена эспарцета песчаного и 19 коллекционных бактериальных штаммов рода Mesorhizobium . Штаммы Mesorhizobium , отобранные из Сетевой биоресурсной коллекции в области генетических технологий для сельского хозяйства (ФГБНУ ВНИИСХМ, г. Санкт-Петербург), были выделены из клубеньков различных видов дикорастущих бобовых Hedysarum , Astragalus , Oxytropis и Trifolium , произрастающих на Камчатке, в арктических и центральных регионах России, в центральной части УССР, а также из популяции культурного бобового O. arenaria (Алтай) и Onobrychis sp. (Армения). Семена проращивали на фильтровальной бумаге в стерильных чашках Петри при 25 °C в темноте в течение 4 сут. Проростки культивировали в стерильных пластиковых стаканах (1000 мл) с 70 г вермикулита. В каждый стакан, содержащий по 5 проростков, вносили суспензии индивидуальных бактериальных штаммов (106 клеток/мл) в объеме 10 мл. В качестве отрицательного контроля использовали неинокулированные растения. Культивирование растений осуществляли в климатической камере (MLR-352H, «PHCbi», Сингапур) при 18-23 °C в течение 30 сут. По завершении культивирования сырую биомассу взвешивали и подсчитывали образовавшиеся клубеньки. Азотфиксирующую активность клубеньков определяли ацетиленовым методом с использованием газового хроматографа GC-2014 («Shimadzu», Япония). Показана способность всех исследованных штаммов формировать клубеньки на корнях эспарцета, однако их симбиотическая эффективность значительно варьировала. Наибольшую азотфиксирующую активность продемонстрировали штаммы северного происхождения: Mesorhizobium sp. 650 (Камчатка), M. norvegicum 20/1-4 (Якутия) и Mesorhizobium sp. RCAM03942 (Таймыр), тогда как камчатский штамм Mesorhizobium sp. 708 достоверно (p function show_abstract() { $('#abstract1').hide(); $('#abstract2').show(); $('#abstract_expand').hide(); }
Бесплатно
Симбиотические взаимоотношения грибов Fusarium и Alternaria, колонизирующих зерно овса
Статья научная
Известно, что в естественной микобиоте зерна доминируют представители родов Fusarium и Alternaria. Также очевидно, что, обитая совместно на общем субстрате, они могут влиять друг на друга. В представленном исследовании мы впервые показали, что взаимоотношения между продуцирующими токсины грибами Fusarium и Alternaria, обитающими на зерне овса Avena L., имеют симбиотический характер. Селекционные сорта и перспективные линии овса (21 генотип) разного эколого-географического происхождения, сохраняемые в мировой коллекции ВИР (Всероссийский институт генетических ресурсов растений им. Н.И. Вавилова), были оценены по зараженности грибами Fusarium и Alternaria с помощью количественной ПЦР (qPCR) и накоплению микотоксина дезоксиниваленола (ДОН). Наиболее зараженными грибами Alternaria и F. culmorum оказались генотипы Gere, Våler, КСИ 731/01 и КСИ 432/08. Максимальные количества микотоксина (до 1179 мкг/кг) были выявлены в зерне селекционной линии КСИ 432/08, а также сортов Belinda и Конкур. Самым устойчивым к заражению грибами Alternaria и F. culmorum при минимальном накоплении ДОН оказался сорт Стиплер. Генотипы овса c более крупным зерном сильнее подвергались заражению грибами, а генотипы с высоким показателем пленчатости содержали больше ДОН. При анализе образцов зерна была выявлена высокая достоверная связь между содержанием ДНК F. culmorum и ДНК видов Fusarium spp., способных продуцировать трихотеценовые микотоксины (Tri- Fusarium ) ( r = +0,67, p
Бесплатно
Синдром большой печени и селезенки — новая вирусная болезнь кур в России
Статья научная
Впервые в России с помощью OT-ПЦР (полимеразная цепная реакция с обратной транскрипцией) идентифицирован возбудитель синдрома большой печени и селезенки — заболевания кур родительского стада бройлеров. На птицефабрике у пораженной птицы отмечали снижение яйценоскости и повышенный отход, при вскрытии наблюдали кровянистую жидкость в брюшной полости, гепато- и спленомегалию, подкапсульные гематомы печени, печень имела ломкую консистенцию. Вирусы, вызывающие сходные клинические признаки (аденовирус, вирус болезни Марека и вирус лейкоза), обнаружены не были. Секвенирование фрагмента гена капсидного белка ORF2 выявленного нами вируса и последующее сравнение с аналогичными последовательностями из базы данных GenBank (NCBI) подтвердили идентичность агента вирусу гепатита Е. Результаты секвенирования ампликона продемонстрировали 61,6-78,6 % гомологии с последовательностями из GenBank для гена капсидного белка ORF2 вируса гепатита Е.
Бесплатно
Синтез антоцианов у картофеля (Solanum tuberosum L.): генетические маркеры для направленного отбора
Статья обзорная
Антоциановые пигменты могут синтезироваться в кожуре и мякоти клубней картофеля. Кроме того, окрашенными могут быть цветки, листья, стебли и глазки. Эти соединения фенольной природы защищают фотосинтетический аппарат растительной клетки, нейтрализуют свободные радикалы, повышают эффективность усвоения фосфора и азота, обладают осморегулирующей функцией, антимикробной активностью и многими другими свойствами, позволяющими растениям адаптироваться к неблагоприятным условиям окружающей среды. Обсуждается роль антоцианов, поступающих с растительной пищей, в профилактике сахарного диабета II типа, сердечно-сосудистых и инфекционных заболеваний. У картофеля Solanum tuberosum L. как важной продовольственной культуры содержание антоцианов целесообразно повышать в съедобной части растения - мякоти клубней. В окрашенных клубнях этот показатель сопоставим с таковым у черники, ежевики, клюквы и красного винограда, он не меняется (либо незначительно снижается) после кулинарной обработки, а также при длительном хранении картофеля. Повышение эффективности программ селекции по признакам окраски мякоти клубня (красная и фиолетовая) в настоящее время связывают с разработкой ДНК-маркеров целевых генов биосинтеза антоцианов на основе применения ПЦР-анализа. Цель настоящего обзора - проанализировать сведения о генах, регулирующих биосинтез антоцианов у картофеля, и оценить возможность разработки ДНК-маркеров, позволяющих предсказывать характер окраски мякоти до начала клубнеобразования (на ранних этапах онтогенеза растений). Известно, что в генетическом контроле биосинтеза антоцианов участвуют структурные гены ферментов халконсинтазы (CHS), халконфлаванонизомеразы (CHI), дигидрофлавонол-4-редуктазы (DFR), флаванон-3-гидроксилазы (F3H), флавоноид-3´-гидроксилазы (F3´H), флавоноид-3´,5´-гидроксилазы (F3´5´H) и антоцианидинсинтазы (ANS). Синтезируясь в цитозоле, они далее транспортируются к вакуолям клетки. Активация биосинтеза контролируется комплексом транскрипционных факторов MBW (MYB, bHLH и WD40), который связывается с промоторами генов перечисленных выше ферментов. У картофеля идентифицированы несколько генов, кодирующих транскрипционный фактор MYB, из них с антоциановой пигментацией ассоциирован StAN1. Этот ген связывают с локусом D, ранее обнаруженным с помощью классического генетического анализа и картированным в 10-й хромосоме. Гены, кодирующие факторы bHLH ( StJAF13 и StbHLH1 ) и WD40 ( StWD40 ), были выявлены только по гомологии с аналогичными генами других растений, но не с помощью генетического анализа (вероятно, в силу отсутствия аллельного разнообразия). Считается, что StAN1 - основной ген, определяющий изменчивость картофеля по признакам окраски. Описаны варианты его аллелей, и показана связь разных вариантов с эффективностью биосинтеза антоцианов. Аллели StAN1 можно дифференцировать по длине фрагментов при ПЦР-амплификации, что позволяет конструировать удобные диагностические маркеры для селекции. В редких случаях отсутствие антоцианов может быть обусловлено мутацией структурного гена, в литературе это описано для локуса R, кодирующего фермент DFR. Мутация по другому структурному гену - StF3 ´ 5 ´ H (локус P ) нарушает биосинтез антоцианов лишь частично, затрагивая только синие и фиолетовые, но не красные пигменты. Это делает StF3'5'H привлекательной мишенью при использовании молекулярных маркеров для идентификации генотипов с разной окраской мякоти клубня (фиолетовая или красная). Таким образом, основными мишенями для селекции на получение форм картофеля, синтезирующих антоцианы, в настоящее время считаются два гена - StAN1 и StF3 ´ 5 ´ H.
Бесплатно
Статья научная
На коровах и телках черно-пестрой породы исследовали эффективность использования гормональных препаратов с целью синхронизации охоты. Оценивали влияние различных факторов на оплодотворяемость в период индуцированной охоты и при суперовуляции, а также приживляемость эмбрионов при пересадке. Рассматривается возможность овариостимуляции для ускоренного завершения послеродового периода и восстановления репродуктивной функции коров - доноров эмбрионов.
Бесплатно
Статья научная
Прогестерон в сочетании с гонадотропином сыворотки крови жеребых кобыл (гонадотропин СЖК) широко используется для синхронизации эструса у овец. Также известно, что различные минералы и витамины необходимы для репродуктивного здоровья животного и их содержание в крови достоверно связано с функцией размножения. Цель выполненной нами работы заключалась в определении эффекта витаминно-минеральной добавки (витамин Е и мультиминеральная смесь) на репродуктивную функцию у овец с индуцированным эструсом вне сезона размножения. Исследования выполняли с мая по июнь, то есть в период, который не считается сезоном размножения овец в провинции Шанлыурфа на юго-востоке Турции. Для эксперимента были отобраны взрослые нелактирующие овцы породы Авасси (всего 148 гол.) в возрасте от 2 до 4 лет с живой массой 45-60 кг. Эструс у всех овец вызывали в соответствии с протоколом, предусматривающим применение интравагинальных спонжей, содержащих 20 мг ацетата флуорогестона. Спонжи вводили во влагалище каждой овце на 14 сут. При извлечении спонжа (0-е сут) животным внутримышечно инъецировали гонадотропин сыворотки жеребых кобыл (PMSG, 10 МЕ/кг) для стимуляции эструса и овуляции. В опыте овцы ( n = 74) получали перорально капсулированную витаминно-минеральную добавку (Bakosel® capsule; «Ceva Dif», Стамбул, Турция; в каждой капсуле содержится 500 МЕ ацетата витамина Е, селенита натрия Na2SeO3 - 2,5 мг, двузамещенного фосфата кальция CaHPO4 - 150 мг, сульфата меди CuSO4 - 10 мг, сульфата кобальта CoSO4 - 12,5 мг) 4 раза в неделю в процессе обработки прогестагеном, а также в период спаривания. Остальные овцы ( n = 74) служили контролем и вместо витаминно-минеральной добавки получали плацебо. На 40-е сут после спаривания беременность у овец тестировали с помощью ультразвуковой диагностики (Falco Vet с линейным ректальным датчиком, 5-7,5 MГц; «Pie Data Medical», Маастрихт, Нидерланды). Эструс наступал у 87,8 % особей в опыте и 82,4 % особей в контроле. Средняя по опыту частота зачатия равнялась 71,4 % (90 овец из 126). Продолжительность беременности была сходной между группами и в среднем достигала 149,4±0,3 сут. Доля объягнившихся овцематок составила 75,4 % (49 из 65) и 65,6 % (40 из 61) соответственно в опыте и в контроле. Доля многоплодных пометов (42,9 % против 20,0 %) и коэффициент плодовитости были выше (P
Бесплатно
Статья обзорная
Мясное скотоводство характеризуется существенно более высокими затратами корма на получение единицы продукции по сравнению с другими отраслями животноводства. Для большинства видов сельскохозяйственных животных селекция на повышение эффективности использования корма до недавнего времени была затруднена из-за сложности индивидуальной оценки этого показателя. В основном улучшение признака происходило косвенно, посредством селекции на повышение интенсивности роста и уменьшение содержания жира в тушах. В 1960-1980 годах компания «Förster-Technik GmbH» (Германия) разработала автоматические кормовые станции индивидуального откорма для учета данных о затратах энергии на рост и развитие животных, что позволило вывести показатель конверсии корма (feed conversion rate, FCR), который остается одним из основных параметров эффективности использования корма (K.R. Koots с соавт., 1994). FCR как признак генетического отбора не имеет важного значения из-за умеренной наследуемости (А.А. Сермягин с соавт., 2020; Crews D.N. с соавт., 2005). В связи с этим и благодаря данным с фидлотов в 1963 году была разработана новая альтернативная концепция показателя FCR - прогнозируемое остаточное потребление корма (residual feed intake, RFI). RFI - это индивидуальная характеристика животного, которая определяется по результатам тестового откорма (продолжительность от 70 до 84 сут) с ежесуточным учетом потребленного корма и прироста живой массы (R.M. Koch с соавт., 1963). Преимущество RFI в качестве характеристики эффективности использования корма совместно с FCR заключается в том, что отбор по отрицательному значению RFI даст возможность сократить потребление корма без ущерба для роста. Прогнозируемое остаточное потребление корма не зависит от продуктивности, роста и размера тела, что делает этот признак важным для включения в селекционный отбор (G. Acetoze с соавт., 2015; J.A. Archer с соавт., 2000; G.E. Carstens с соавт., 2002). Установлено, что RFI коррелирует с FCR (коэффициенты генетической корреляции варьируют от 0,45 до 0,85), но RFI не зависит от среднесуточного прироста (ADG) и метаболической массы тела (MWT) (B.W. Kennedy с соавт., 1993; P.F. Artur с соавт., 2001). Утверждение, что особи с одной и той же массой тела требуют разное количество корма для достижения одной и той же продуктивности, составляет научную основу для оценки RFI у мясного скота. Благодаря тому, что показатель RFI наследственно обусловлен (коэффициенты наследуемости варьируют от 0,08 до 0,49), ведется направленный поиск локусов количественных признаков (quantitative trait loci, QTL) при помощи методологии GWAS (genome-wide association studies). С 2000-х годов были разработаны и внедрены способы оценки племенной ценности сельскохозяйственных животных с использованием информации по большому числу SNP (single nucleotide polymorphism), основанные на принципе линейного моделирования. Линейные модели в зависимости от подхода к структурированию данных подразделяются на rrBLUP (оценка эффекта каждого маркера), GBLUP (оценка племенной ценности на основании геномного родства) и один из наиболее распространенных методов одношаговой оценки - ssGBLUP (модель оценки геномной племенной ценности, учитывающая геномное родство наряду с родословной); нелинейные байесовские методы включают BayesA и BayesB. Научные исследования с использованием полногеномного анализа ассоциаций позволили разработать программы геномной селекции и идентифицировать ряд SNP, ассоциированных с показателями эффективности использования корма. Так, обнаружены семь позиционных генов-кандидатов, которые ранее ассоциировались с эффективностью использования корма и энергией роста у разных видов сельскохозяйственных животных, а недавно были выявлены у крупного рогатого скота породы ангус. Проведенный анализ зарубежных исследований позволяет нам рекомендовать применение описанных методов как в научно-исследовательской работе, так и в производственных целях с перспективой включения указанных параметров в критерии геномной оценки мясного скота разных пород, разводимых на территории России.
Бесплатно
Системы семенной репродукции зерновых бобовых. Теоретические и прикладные аспекты
Статья обзорная
Обобщены данные литературы и собственных исследований автора по системам семенного размножения основных возделываемых в России зерновых бобовых культур и их диких сородичей в контексте проблемы правильного репродуцирования образцов коллекции Всероссийского НИИ растениеводства им. Н.И. Вавилова (ВИР) с целью поддержания жизнеспособности семян. Описаны особенности систем опыления и механизмы, обеспечивающие этот процесс у растений семейства бобовых (зерновых бобовых культур). Приведены рекомендации для правильного поддержания различных видов бобовых культур, возделываемых на зерно. Проанализированы эволюционные аспекты систем семенного размножения бобовых в ходе доместикации. Преимущество самоопыления у возделываемых растений по сравнению с дикими видами рассматривается как одна из составляющих «синдрома доместикации» у бобовых культур.
Бесплатно
Статья научная
Ячмень (зерно и зеленая масса) относится к ценнейшим концентрированным кормам для животных, так как содержит полноценный белок, богат крахмалом. Поиск адаптивных источников скороспелости для создания новых сортов остается важной задачей, в связи с чем актуален скрининг мировой коллекции ячменя ВИР (Всероссийский НИИ растениеводства им. Н.И. Ва-вилова) для выявления скороспелых форм. В полевых опытах мы изучали скорость колошения у 884 образцов ярового ячменя (из стран Юго-Восточной Азии и Ближнего Востока). Нами выделены образцы из Китая (к-3307, к-15881, к-15882, к-18440), Индии (к-10578, к-25469), КНДР (к-27192, к-30583), Японии (к-5180, к-6995, к-10922, к-10931), которые могут стать источниками скороспелости. По частоте скороспелых форм страны, из которых происходят эти образцы, располагаются следующим образом: Япония > КНДР > Китай ³ Индия > Пакистан ³ Афганистан ³ Монголия. Для унификации данных предложено использовать показатель «доля от стандарта» — частное от деления средней продолжительности периода всходы—колошение у стандартного сорта DL36a на значение этого признака для каждого изучаемого образца за один и тот же год изучения. На основе показателя «доля от стандарта» выборки образцов из всех изученных стран ранжированы по скорости развития. Проанализирована паратипическая изменчивость по длительности периода всходы—колошение у каждого образца и ее влияние на этот признак.
Бесплатно
