Статьи журнала - Сельскохозяйственная биология
Все статьи: 1768
Стимулирующие свойства препарата крезацина при выращивании амаранта (Amaranthus L.)
Статья научная
Крезацин - адаптоген человека и животных на основе трис(2-оксиэтил)аммоний орто-крезоксиацетата, который в России применяют как стимулятор роста и продуктивности сельскохозяйственных культур: пшеницы, овса, шпината, картофеля и др. В других странах в таком качестве крезацин не используют. Отсутствуют сведения о его применении при культивировании пищевого амаранта (Amaranthus L.) - источника высококачественного белка и иных полезных веществ. В настоящем исследовании мы впервые получили данные о действии предпосевной обработки крезацином на всхожесть семян, развитие и биометрические параметры растений у пищевого амаранта в разные фазы онтогенеза, а также на его продуктивность и питательность. Установлена способность крезацина повышать активность нитратредуктазы, влиять на содержание нитритного азота N-NO2 на ранних стадиях вегетации, увеличивать скорость транспорта электронов в цепи их переноса и синтеза АТФ. Целью работы была оценка эффективности влияния растворов крезацина в разной концентрации на всхожесть семян, качество всходов, ростовые параметры растений пищевого амаранта, активность аппаратов фотосинтеза и ассимиляции азота...
Бесплатно
Стратегия подходов при изучении вирусов, поражающих картофель в Дальневосточном регионе
Статья научная
Обобщены данные литературы и собственных исследований автора по выявлению, географическому распространению и вредоносности фитопатогенных вирусов, поражающих растения картофеля на Дальнем Востоке. Описаны таксономия, симптомология, способы передачи различных вирусов, поражающих картофель, а также методы борьбы с вирусными болезнями. Рассматриваются основные мероприятия, проводимые при выращивании безвирусного семенного материала картофеля. Уделено внимание разработкам новых высокочувствительных методов идентификации вирусов (иммунодиагностика, биологическое тестирование, электронная микроскопия) и созданию диагностических видо- и штаммоспецифических сывороток. Подчеркивается необходимость идентификации вирусов не до вида, а до штамма.
Бесплатно
Стратегия применения адаптогенов для стимуляции продуктивности у сельскохозяйственных животных
Статья научная
В постнатальном развитии организма имеются периоды, когда происходит существенная перестройка физиологического состояния определенных функциональных систем. В такие периоды животное обладает повышенной восприимчивостью к действию не только негативных факторов, но и стимулирующих агентов, поэтому применение последних приводит к более длительным положительным результатам с высокой экономической эффективностью. Доказано, что такой прием способен повышать степень реализации генетического потенциала продуктивности. Из известных биологически активных добавок для этой цели наиболее подходят препараты, обладающие адаптогенным действием, в частности разные формы элеутерококка колючего Eleutherococcus senticosus Maxsim. Обсуждаются схемы и результаты применения Eleutherococcus senticosus для повышения жизнеспособности молодняка и взрослых особей, а также продуктивности и репродуктивных качеств у крупного и мелкого рогатого скота, свиней, птицы (куры, утки, перепела), оленей, в пушном звероводстве.
Бесплатно
Стрессовая память растений: ключевые аспекты (обзор)
Статья обзорная
Растения постоянно подвергаются разрушительному воздействию неблагоприятных экологических условий - как абиотических, так и биотических. В случае сельскохозяйственных культур это негативно сказывается на урожайности. Многочисленные лабораторные исследования сфокусированы на влиянии различных стрессовых факторов на рост и развитие растений. Результаты попыток переноса получаемых данных на полевые условия культивирования свидетельствуют о присутствии критических аспектов взаимодействия растение-стресс. В представляемом обзоре мы рассматриваем некоторые из этих аспектов. Так, большинство работ сфокусировано на изучении молекулярных реакций растений на однофакторные стрессы (Y. Saijo с соавт., 2020). Для естественной среды характерны многофакторные воздействия в различных сочетаниях. Поэтому в последнее время растет число публикаций с анализом реакции растений на двух- и трехфакторные стрессовые комбинации абиотических факторов с абиотическими (T. Obata с соавт., 2015; N. Suzuki с соавт., 2016; S.I. Zandalinas с соавт., 2022) и биотическими (S. Rasmussen с соавт., 2013; N. Suzuki с соавт., 2014; A.R. Devireddy с соавт., 2020) стрессорами. Показано, что механизм ответа растения при комбинаторном воздействии возникает как результат интеграции и модулирования ответов на индивидуальные составляющие стресса (N. Suzuki с соавт., 2014), которые по отношению друг к другу могут быть нейтральными, антагонистическими или несвязанными, что часто непредсказуемо и нуждается в подтверждении опытным путем (S. Rasmussen с соавт., 2013). Ответы на абиотические и биотические факторы контролируются разными, иногда конфликтующими сигнальными путями, которые при комбинаторном стрессе могут взаимодействовать и/или ингибировать друг друга (S. Rasmussen с соавт., 2013; N. Suzuki с соавт., 2014). Качество стрессового ответа растения зависит не только от генотипа, но и от эпигенетической регуляции экспрессии соответствующих генов и накопления необходимых метаболитов (Z.H. Chen с соавт., 2020), известной как стрессовая память (A. Weinhold, 2018). В естественной среде произрастания растений нередки возвратные события однотипных и комбинаторных стрессов. Формирование обратимой наследуемой стрессовой памяти происходит как результат переживания растением первичного стрессового воздействия (прайминг). Растение запоминает свою защитную реакцию посредством внесения в геном эпигенетических изменений и при повторе стресса запускает запомнившиеся реакции на предыдущий опыт (M. Hilker с соавт., 2016; J. Lämke с соавт., 2017). Различают цис-прайминг, когда вид первичного и повторного воздействия совпадает, и транс-прайминг, когда память о прайминге срабатывает в ответ на стимул другого типа (M. Hilker с соавт., 2016; A.U. Nair с соавт., 2022). Набор эпигенетических меток, возникший после прайминга, составляет память растения о стрессовом событии и направлен на регуляцию экспрессии конкретных генов (M. Hilker с соавт., 2016; L. Virlouvet с соавт., 2018; A. Nishad с соавт., 2021; C. Jacques с соавт., 2021). Стрессовая память может быть кратковременной (митотически наследуемой) и долговременной (мейотически наследуемой) (M. Hilker с соавт., 2016; J. Lämke с соавт., 2017). В отсутствие повторных стрессовых событий происходит забывание, когда растение активирует эпигенетические регуляторные механизмы, сбрасывающие метки стрессовой памяти (A. Wibowo с соавт., 2016). Защитный ответ растения на отдельные стрессоры и их сочетание при прайминге и повторных событиях выражается в существенном модулировании экспрессии генов и содержания различных метаболитов (A. Aharoni с соавт., 2011; S.I. Zandalinas с соавт., 2022). Транскрипты и метаболиты с дифференциальной реакцией на стресс могут служить биомаркерами стрессовой памяти (O. Aina с соавт., 2024). Характерной особенностью биомаркеров (генов, метаболитов) считаются существенные различия в колебаниях экспрессии (гены) и содержания (метаболиты) при прайминге, повторных стрессах и возвратах в нормальные условия (Y. Ding с соавт., 2013, 2014; C. Jacques с соавт., 2021). Предполагаемые гены-биомаркеры могут быть ассоциированы с осуществлением метаболизма различных соединений, включая компоненты антиоксидантной защиты растения, фитогормоны, патогенез-связанные PR-белки и др. (O.K. Anisimova с соавт., 2021; S.I. Zandalinas с соавт., 2022; O. Aina с соавт., 2024), а также с регуляцией генной экспрессии (транскрипционные факторы, некодирующие РНК, циркадные осцилляторы, др.) (H. Wei с соавт., 2022; W. Cao с соавт., 2024). На основе изложенного материала предполагается, что исследования защитных/адаптивных реакций растений, особенно культивируемых, направленные на повышение стрессоустойчивости, должны проводиться с учетом обсуждаемых в обзоре аспектов. Результатом таких исследований может стать определение ключевых биомаркеров памяти растения о воздействиях различных стрессовых факторов и их комбинаций и, как следствие, выявление доноров эпиаллелей/эпимутаций, ассоциированных с наследуемой стрессовой памятью.
Бесплатно
Статья научная
Проводили сравнительный анализ распределения генотипов по локусам MC1R и Тyr и фенотипам масти на трех конных заводах, разводящих лошадей орловской рысистой породы (Шадринском, Пермском и Алтайском).
Бесплатно
Статья научная
Оценивали эффективность применения препарата «Хионат» при лечении вторичного остеоартроза у собак. Приведены основные методы определения реологических свойств синовиальной жидкости в суставной полости опорно-двигательного аппарата собак.
Бесплатно
Статья научная
Оценивали структурно-метаболический статус эритроцитов (физико-химические свойства мембран эритроцитов, интенсивность перекисного окисления липидов, состояние антиоксидантной системы и концентрацию веществ средней и низкой молекулярной массы) у телят черно-пестрой породы при бронхопневмонии разной степени тяжести. Установлено повышение показателя минимальной осмотической резистентности эритроцитов, сорбцион-ной способности эритроцитов и доли эритроцитов, более устойчивых к лизирующему действию НС1, содержания малонового диальдегида и активности каталазы при одновременном снижении общей антиоксидантной активности и концентрации пептидных соединений со средней и низкой молекулярной массой. При более тяжелом течении заболевания выраженность эндотоксикоза подтверждалась большим дисбалансом между интенсивностью перекисного окисления липидов и функциональной антиоксидантной активностью.
Бесплатно
Статья научная
Коррекция морфофункциональной незрелости телят с признаками антенатальной гипотрофии и коморбидными патологиям остается одной из актуальных проблем в животноводстве. Структурно-функциональные изменения гемоглобина (Hb) служат важными диагностическими критериями физиологического состояния животного в процессе роста. У телят-гипотрофиков наблюдается нарушение обменных процессов и кислородтранспортной функции крови, что способно приводить к замедлению замены фетального гемоглобина (HbF) на дефинитивный гемоглобин взрослых животных (HbA). Коррекция таких состояний с помощью различных препаратов и механизмы их действия продолжают оставаться предметом изучения. Мы впервые выявили влияние препарата интерамин, содержащего гидрофильную криофракцию селезенки крупного рогатого скота, рекомбинантные видоспецифичные (бычьи) альфа- и гамма-интерфероны (IFN-α и IFN-γ) и витамины А, Е, на состояние кроветворной системы у телят-гипотрофиков, которое оценивали по спектральным характеристикам гемоглобина в гемолизате периферической крови. Содержание фетального гемоглобина в крови телят определяли спектрофотометрически по локальным максимумам светопоглощения растворов гемоглобина в ультрафиолетовом диапазоне. С использованием базы данных Uniprot проведен сравнительный анализ ароматических аминокислотных остатков в первичной структуре β- и γ-субъединиц гемоглобинов Bos taurus и установлено различие в количественном содержании триптофана в обеих молекулах. В результате исследования впервые установлены изменения максимумов светопоглощения в УФ-диапазоне гемоглобина телят-гипотрофиков при применении интерамина. При подкожном введении новорожденным телятам-гипотрофикам интерамина в дозе 1 мл/10 кг массы животного впервые зарегистрировано смещение локального максимума светопоглощения гемоглобина в УФ-диапазоне от 270 нм к 275 нм. При этом такое изменение локальных максимумов наблюдалось уже на 7-е сут у телят-гипотрофиков, которым начали вводить комплексный препарат, в то время как применение препарата сравнения - Биферона-Б телятам-гипотрофикам по такой же схеме индуцировало смещение локального максимума светопоглощения гемоглобина только к 30-м сут неонатального развития и не наблюдалось к этому времени у телят-гипотрофиков без применения препаратов. Основываясь на данных литературы, предложен гипотетический механизм обнаруженных явлений. Возможно, что интерамин благодаря иммуномодулирующему эффекту ускоряет замещение фетального гемоглобина на дефинитивный у телят-гипотрофиков и оказывает корректирующее действие на кислородтранспортную функцию крови.
Бесплатно
Статья научная
Грибы и вирусы, вызывающие болезни растений, становятся причиной значительного снижения урожайности картофеля. Симптомы инфекционных болезней различаются в зависимости от типа заражения. Гриб Alternaria solani Sorauer - возбудитель альтернариоза, или сухой пятнистости картофеля, образует на листьях вначале очень мелкие, а затем разрастающиеся концентрическими кольцами некрозы. Один из распространенных вирусных возбудителей заболеваний картофеля вирус М (potato virus M, PVM) вызывает деформацию листьев в виде скручивания и морщинистости. Во многие клеточные процессы при инфицировании вовлечены биологические мембраны, представляющие собой важные составляющие растительных клеток. В настоящем исследовании впервые установлены сходства и различия структурно-функциональных изменений в листьях картофеля при инфицировании вирусом М и грибом A. solani. Цель работы состояла в оценке изменений структуры тканей, хлоропластов, липидного профиля мембран и окислительно-восстановительного потенциала листьев картофеля при инфицировании вирусом М и грибом Alternaria solani . Среднеранний сорт картофеля Тана выращивали на опытном поле Самарского НИИ сельского хозяйства им. Н.М. Тулайкова (Самарская обл.) в 2022-2023 годах. Клубни растений высаживали во II декаде мая в четырех повторностях по 50 растений в каждой. Картофель выращивали без орошения и внесения удобрений при естественном освещении. Листья отбирали в начале цветения растений на естественном фоне заражения. Диагностику фитопатогенов осуществляли в полевых условиях визуально, затем подтверждали методом ПЦР. Образцы включали незараженные листья (контроль), а также пораженные латентным вирусом М и грибом A. solani . Для определения морфологических параметров листа отбирали высечки из свежих листьев с 3-4 растений и фиксировали в 3,5 % растворе глутарового альдегида в стандартном фосфатном буфере (рН 7,4). Параметры листа - структурные характеристики мезофилла, число устьиц, число и размеры хлоропластов - определяли с помощью микроскопа B-500TPL («Optika S.r.l.», Италия), оснащенного камерой С-P20. Для биохимических анализов собирали свежие листья, объединяли в общую массу для каждого опытного варианта, формировали три навески по 0,5-1,0 г и до проведения аналитических работ хранили их в жидком азоте. Физиологические и биохимические методы включали определение сухой массы листа, количества фотосинтетических пигментов, белков, липидов и жирных кислот, продуктов перекисного окисления липидов и низкомолекулярных антиоксидантов. Установлено, что вирус M вызывал деформацию листьев, а A. solani - некроз тканей. Внутренняя архитектура листьев, пораженных патогенами, характеризовалась плотным сложением губчатой паренхимы, меньшим межклеточным пространством, изменением структуры хлоропластов. Выявлено снижение количества фотосинтетических пигментов (хлорофиллы a и b, каратиноиды) в листьях, особенно при действии A. solani , в 1,7-2 раза. Установлена специфичность влияния инфекций на окислительно-восстановительный потенциал и состояние мембран: под воздействием A. solani уровень маркера окислительных процессов малондиальдегида (МДА) повышался с 0,18 до 0,37 мкмоль/г сухой массы, концентрация свободного пролина снижалась c 10 до 1,6 мкг/г сухой массы (примерно в 5 раз), водорастворимых фенольных соединений - с 128 до 95,0 мг/г сухой массы (в 1,4 раза). Вирус М не оказывал влияния на содержание МДА, но вирусная инфекция приводила к снижению количества мембранных белков на 35 %. При заражении A. solani выявлено уменьшение индекса ненасыщенности жирных кислот липидов с 1,8 до 1,5.
Бесплатно
Статья научная
Аскорбиновая кислота (аскорбат, витамин С) играет важную роль в различных метаболических процессах и у растений, и у человека, поэтому увеличение содержания аскорбата в клетках растений при помощи селекционных подходов важно для повышения как пищевой ценности плодов, так и устойчивости растений к стрессу. Известно, что томат обладает высоким потенциалом как источник аскорбата в рационе человека. К сожалению, у современных сортов и гибридов томата овощного ( Solanum lycopersicum L.) содержание аскорбата в спелых плодах мало в сравнении с его дикорастущими родственными видами. Исследования показали, что селекционные программы с привлечением дикорастущих видов томата могут значительно увеличить содержание аскорбата в спелых плодах. Однако для эффективной селекции по этому признаку необходимо более детальное изучение генетических детерминант, ответственных за накопление аскорбата в спелых плодах. В представляемой работе нами впервые амплифицированы, клонированы и секвенированы гомологи гена GME1, играющего ключевую роль в биосинтезе аскорбата, у томата овощного и 11 дикорастущих видов томата. Структурный анализ показал низкую степень вариабельности гена GME1 у изученных образцов. В кодирующих последовательностях GME1 выявлено 28 однонуклеотидных замен (single nucleotide polymorphisms, SNPs), из которых только две (G2E и E281D) приводили к несинонимичным заменам у видов S. neorickii и S. peruvianum var. dentatum. Анализ мотивов и доменов белка GME1 томатов не выявил каких-либо специфических мотивов ни на межвидовом уровне, ни на более отдаленных таксономических уровнях. Наблюдаемый высокий консерватизм GME1 у достаточно эволюционно отдаленных видов томата, по всей видимости, служит свидетельством функциональной значимости этого фермента для синтеза аскорбата и, опосредованно, для защиты от стрессовых факторов, прежде всего фотостресса. Корреляцию между аминокислотными (нуклеотидными) заменами и содержанием аскорбата в плодах мы не обнаружили. При сравнительном межвидовом органоспецифическом анализе и анализе зависимости количества аскорбата в зрелых плодах у сортов и дикорастущих образцов от уровня экспрессии GME1 мы также не выявили связи между транскрипционной активностью GME1 и концентрацией аскорбата. Можно также предположить, что определяющее влияние на конечное содержание аскорбата в созревшем плоде томата, вероятно, оказывает не интенсивность экспрессии GME1 на завершающей стадии созревания плода, а то, насколько ген GME1 был активен на более ранних стадиях созревания.
Бесплатно
Статья научная
Оценивали патогенность изолятов Fusarium oxysporum var. orthoceras (App. et Wr.) Bilai и F. sporotrichiella var. sporotrichioides (Sherb.) Bilai при культивировании мицелия на разных субстратах, а также токсичность фильтрата культуральной жидкости грибов для растений подсолнечника сорта ВНИИМК 8883 и гибрида Кубанский 931.
Бесплатно
Сычужная секреция у телят в преджвачный период при инфузии аминоуксусной и уксусной кислот
Статья научная
В хроническом эксперименте на оперированных телятах-молочниках холмогорской и черно-пестрой пород с изолированными участками сычуга исследовали влияние инфузии растворов аминоуксусной и уксусной кислот на динамику секреции сычужного сока, соляной кислоты и пепсиногена. Сравнивали характер стимулирующего воздействия использованных растворов на секреторную функцию париетальных клеток сычуга. Обсуждаются наиболее вероятные механизмы стимулирующего эффекта ацетат-ионов
Бесплатно
Статья научная
На основе эпитопного анализа вирусных полипептидов с использованием моноклональных антител разрабатывали метод твердофазного иммуноферментного анализа (ТФ ИФА) для выявления и дифференциации группоспецифических антигенов вируса блютанга в различных вируссодержащих препаратах, образцах крови и органов больных животных. Приведены данные по оценке эффективности, чувствительности и специфичности сэндвич-метода ТФ ИФА при обнаружении неструктурного полипептида NS1 и полипептида VP7 внутреннего капсида вируса блютанга.
Бесплатно
Т-лимфоциты крупного рогатого скота. Функции и маркерные молекулы (обзор)
Статья обзорная
На основании данных литературы и собственных исследований автора проанализированы функции Т-лимфоцитов крупного рогатого скота в регуляции клеточного и гуморального иммунитета. Описаны функции и маркеры трех субпопуляций Т-лимфоцитов. Рассматривается цитолитическая и бактерицидная функции Т-лимфоцитов как по отношению к внутри-, так и внеклеточным патогенам.
Бесплатно
Статья научная
В настоящее время рационы дойных коров построены так, чтобы обеспечить максимальную скорость роста и продуктивность за короткий промежуток времени. Однако интенсивное ведение животноводства сказывается в первую очередь на здоровье животных, поскольку нарушаются свойственные жвачным пути обмена веществ. Использование подходов 16S-метагеномики позволяет оценить генетическое и метаболическое разнообразие микробиома коров и установить факторы, которые способствуют увеличению продуктивности и улучшению состояния здоровья. В настоящей работе с применением программного комплекса PICRUSt2 и MetaCyс впервые установлен факт усиления предсказанного функционального потенциала некоторых метаболических путей в микробиоме рубца коров, в рацион которых вводили штамм бактерии Enterococcus faecium 1-35 в составе пробиотика Целлобактерина+. Целью работы была оценка влияния Целлобактерина+ на зоотехнические показатели, состав микробиома рубца и функциональный потенциал микробиоты при введении препарата в рацион дойных коров. Эксперимент проводили в зимне-весенний период 2018 года на базе АО ПЗ «Пламя» (Ленинградская обл., Гатчинский р-н). По принципу аналогов были сформированы две группы (по 10 гол.) дойных коров ( Bos taurus taurus ) голштинизированной черно-пестрой породы 2-й и 3-й лактации со средним годовым удоем 7000-7500 кг. Пробиотик Целлобактерин+ (ООО «БИОТРОФ», г. Санкт-Петербург) вводили в рацион коров опытной группы из расчета 40 г/гол. Продолжительность опыта - 60 сут. Отбор проб рубцового содержимого (10-50 г) от трех коров из каждой группы проводили в конце эксперимента с использованием стерильного зонда. Параллельно отбирали натощак кровь для биохимического анализа из подхвостовой вены. Также определяли массовую долю жира, белка и число соматических клеток в молоке. Тотальную ДНК из исследуемых образцов выделяли с использованием набора Genomic DNA Purification Kit («Fermentas, Inc.», Литва). Амплификацию для последующего NGS-секвенирования (Veriti Thermal Cycler, «Life Technologies, Inc.», США) с эубактериальными праймерами (IDT) 343F (5´-CTCCTACGGRRSGCAGCAG-3´) и 806R (5´-GGACTACNVGGGTWTCTAAT-3´), фланкирующими участок V1V3 гена 16S рРНК. Метагеномное секвенирование (система MiSeq, «Illumina, Inc.», США) осуществляли с набором MiSeq Reagent Kit v3 («Illumina, Inc.», США). Таксономическую принадлежность микроорганизмов до рода определяли в программе RDP Classifier. Рассчитывали индекс a-биоразнообразия микробиома рубца Сhao1. Анализ микробного β-разнообразия выборок методом главных компонент проводили по методике Weighted UniFrac PCoA Emperor с использованием программного пакета QIIME. Реконструкцию и прогнозирование функционального содержания метагенома, семейств генов, ферментов осуществляли при помощи программного комплекса PICRUSt2 (v.2.3.0). Для анализа метаболических путей и ферментов пользовались базой данных MetaCyc (https://metacyc.org/). Скармливание пробиотика оказало достоверное влияние (р = 0,049) на повышение надоев, а также на снижение (р = 0,003) числа соматических клеток в молоке коров (на 38 тыс. · мл-1 · гол.-1). С помощью NGS-секвенирования была дана полная таксономическая и функциональная характеристика рубцовой микробиоты, включая некультивируемых представителей. Выявлены существенные различия между группами по 13 бактериальным родам. В частности, в рубце коров, получавших пробиотик Целлобактерин+ по сравнению контрольной группой снижалась доля представителей порядка Clostridia - бактерий родов Anaerofilum sp. (в 2,3 раза ниже, р ≤ 0,05) и Anaerostipes sp. (в 1,8 раза ниже, р ≤ 0,05), образующих в рубце лактат в качестве конечного продукта метаболизма глюкозы. В рубце животных, в рацион которых вводили Целлобактерин+, уменьшалась доля бактерий родов Campylo-bacter , Gemella , Mycoplasma , Shewanella (р ≤ 0,05) и Fusobacterium (в том числе F. necrophorum ) (p ≤ 0,001), среди которых нередко встречаются патогены. Изменения в таксономической структуре микробиоты рубца под воздействием биопрепарата были связаны с метаболическими сдвигами. Предсказанный функциональный потенциал семи метаболических путей оказался усилен у коров из опытной группы по сравнению с контрольной. Так, при интродукции пробиотического штамма бактерий в 3,5 раза (р ≤ 0,05) увеличивались прогнозируемые метаболические возможности микробиома, связанные с синтезом глиоксилата из аллантоина, и в 2,3 раза (p ≤ 0,05) - связанные с биосинтезом высокоценного для жвачных пропионата из L-глутамата. Полученные данные позволяют предположить важную роль биопрепарата для поддержания гомеостаза метаболических процессов.
Бесплатно
Статья научная
Особенности почвенного микробиома могут послужить универсальным и очень чувствительным индикатором состояния почвы, в том числе при оптимизации и биологизации систем земледелия. Однако для применения такого подхода необходимо предварительно изучить состав микробиомов, приуроченных к различным типам почв. Ранее подобные таксономические исследования представляли собой трудновыполнимую задачу и требовали больших материальных и временных затрат. С внедрением в молекулярную экологию методов секвенирования нового поколения стало возможным увеличить число не только выявляемых видов микроорганизмов, но и исследуемых местообитаний. Мы выполнили первичный анализ микробных сообществ с использованием пиросеквенирования почвенного метагенома. Для проведения исследования была создана коллекция почв, отобранных в различных регионах России (20 образов), а также в Крыму (Украина, 1 образец). В микробном сообществе доминировали бактерии из фил Proteobacteria (до 59,3 %), Actinobacteria (до 55,4 %), Acidobacteria (до 26,5 %), Verrucomicrobia (до 13,6 %), Bacteroidetes (до 10,5 %), Firmicutes (до 8,2 %), Gemmatimonadetes (до 6,9 %), Chloroflexi (до 5,7 %) и археи из филы Crenarchaeota. Сравнение таксономической структуры микробных сообществ указывает на то, что физико-химические факторы, такие как кислотность/щелочность и увлажненность территории, влияют на биоразнообразие прокариот в большей степени, чем другие (например, тип почвы или место отбора проб). Так, в почвах южных регионов, характеризующихся более низким гидротермическим коэффициентом (ГТК), отмечено преобладание актинобактерий, в то время как в северных почвах с высоким ГТК превалировали протеобактерии. Для почв с низким рН характерно увеличение доли ацидобактерий.
Бесплатно
Таксономические и функциональные особенности микробиоты рубца у дойных коров с диагнозом кетоз
Статья научная
В последние годы в животноводческих хозяйствах Российской Федерации резкое увеличения уровня молочной продуктивности у крупного рогатого скота за счет введения в рацион высоких количеств крахмала при одновременном снижении доли некрахмалистых полисахаридов отрицательно сказалось на многих функциях животных, с чем связан, в частности, рост распространенности метаболических заболеваний. Одно из подобных расстройств - кетоз, заболевание, которое отмечается у 23-80 % высокопродуктивных коров в послеотельный период. Отрицательный энергетический баланс у дойных коров в период лактации нарушает координацию липидного обмена между жировой тканью, печенью, кишечником и молочными железами, что приводит к кетозу. Микробное сообщество рубца играет значительную роль в энергетическом гомеостазе хозяина, его метаболической и физиологической адаптации к периодам недостатка энергии. Однако исследования, касающиеся состава микробного сообщества и реализуемых микроорганизмами метаболических путей при кетозе молочных коров, немногочисленны. В настоящем сообщении мы описали изменения микробного пейзажа и реализуемых микроорганизмами метаболических путей в рубце молочных коров при кетозе. Целью работы было сравнение состава и метаболического потенциала рубцовой микробиоты у двух дойных коров черно-пестрой голштинизированной породы 3-й лактации (клинически здоровой и кетозной) с применением NGS-секвенирования и количественной ПЦР с обратной транскрипцией. Была также проведена биоинформатическая реконструкция с прогнозированием функционального потенциала метагеномного сообщества. В микробиоте рубце коровы с кетозом повышалась доля таксонов, ассоциированных с нарушением энергетического баланса, в частности связанном с глюконеогенезом, повышением синтеза лактата, усилением патогенеза. Так, в 1,2 раза (при р £ 0,05) снижалась представленность бактерий филума Bacteroidetes , включавшего роды, связанные с образованием пропионата и сукцината - главных источников глюкозы для глюконеогенеза и высокоценных для коров янтарной и уксусной кислот. В рубце кетозного животного мы обнаружили повышение (р ≤ 0,05) доли родов Odoribacter и Frischella , среди которых встречаются патогены, а также представленности патогенного вида Bacteroides fragilis . У коровы, больной кетозом, произошло полное исчезновение из состава микробиоты рубца неатрибутируемых бактерий из рода Gp15. Выявлена достоверная разница (р £ 0,001) в экспрессии гена ldh-L L-лактатдегидрогеназы между животными: уровень экспрессии генов, ассоциированных с синтезом этого фермента, у коровы с кетозом был в 128±17,9 раза выше, чем у клинически здорового животного. С применением программного комплекса PICRUSt2 и MetaCyс было показано, что у коровы с диагнозом кетоз предсказанный потенциал функциональной активности микробиоты усилен в отношении 12 метаболических путей (р £ 0,05). В частности, повышен прогнозируемый метаболический потенциал, связанный с осуществлением гетероферментативного молочнокислого брожения, усилением деградации гекситолов, синтезом О-антигенов, используемых патогенными формами для избегания фагоцитоза и противостояния литическому действию системы комплемента.
Бесплатно
Статья научная
Современная концепция воспроизводства почвенного органического вещества требует закрепления углерода растительных остатков в почве посредством образования устойчивых органических соединений. В этой связи важна роль биопрепаратов, ускоряющих разложение соломы. В настоящем исследовании впервые установлено, что инокуляция соломы препаратом Баркон (комплексная ассоциация микроорганизмов, разработанная во Всероссийском НИИ сельскохозяйственной микробиологии) способствует формированию деструктивных микробных биосистем с набором наиболее эффективных микроорганизмов из почвенного сообщества и упорядоченным действием по разложению растительных остатков соломы. Показано, что наибольшее влияние на состав микробных сообществ, ведущих разложение соломы, оказывают свойства почвы, а не биопрепарат, вид или глубина заделки соломы. Целью работы была оценка таксономического состава почвенного микробного сообщества, разлагающего солому зерновых культур, и роли микроорганизмов, входящих в состав биопрепарата Баркон, в изменении микробиома...
Бесплатно
Статья научная
В настоящее время продукты переработки подсолнечника как самого дешевого источника белка растительного происхождения по сравнению с соевыми жмыхами и шротами рассматриваются в качестве альтернативы последним в рационе сельскохозяйственной птицы. Однако подсолнечный шрот имеет более низкую энергетическую ценность и содержит меньше необходимого птице лизина, в то же время включая существенно большее количество некрахмалистых полисахаридов, которые птица не способна усваивать самостоятельно из-за отсутствия необходимых ферментов (амилаз, целлюлаз и др.). Переваривание указанных компонентов рациона возможно только благодаря микробиальным ферментам. У птицы именно в слепых отростках содержимое кишечника задерживается на самое длительное время и происходят основные процессы микробиального протеолиза, расщепления целлюлозы и крахмала. Используя NGS-секвенирование и ПЦР в реальном времени, мы сравнили численность и состав бактериального сообщества в слепых отростках кишечника у цыплят-бройлеров кросса Сobb 500 в возрасте 36 сут, которые получали рационы на основе комбикормов, содержащих соевый и подсолнечный шроты. Вопреки традиционным взглядам, исследуемый микробиоценоз характеризовался богатой и разнообразной таксономической структурой и включал как облигатных представителей желудочно-кишечного тракта (ЖКТ) птицы (семейств Clostridiaceae, Eubacteriaceae, Lactobacillaceae, фила Bacteroidetes ), так и ряд неидентифицированных таксонов. Классическим представлениям также противоречили полученные данные о том, что при этом энтерококки и бифидобактерии занимали в сообществе минорное положение, а типичные патогенные микроорганизмы ЖКТ птицы ( Camphylobacter sp., Staphylocoссus sp.) полностью отсутствовали. В представляемом исследовании были впервые детально охарактеризованы изменения в составе микробиома слепых отростков в зависимости от используемых комбикормов. Установлено, что включение в рецептуру комбикорма 25 % подсолнечного шрота приводило к увеличению общей бактериальной численности в 14,70 раза, а также к снижению доли амилолитических бактерий семейств из филы Bacteroidetes в 1,40 раза и семейства Clostridiaceae - в 1,20 раза, целлюлозолитических бактерий семейств Ruminococcaceae - в 1,16 раза, Lachnospiraceae - в 1,48 раза, что свидетельствует об уменьшении метаболизма легкогидролизуемых компонентов и клетчатки корма. Также изменялось содержание облигатных представителей кишечной нормофлоры птицы: доля бактерий рода Lactobacillus sp. увеличивалась в 3,04 раза, порядка Bacillales - в 1,50 раза, тогда как родов Bifidobacterium sp. и Enterococcus sp. - уменьшалась соответственно в 3 и 10 раз. В отличие от классических представлений, свидетельствующих о росте содержания нежелательной микрофлоры в ЖКТ при высоком количестве некрахмалистых полисахаридов в рационах птицы, в слепых отростках бройлеров, получающих в составе комбикорма 25 % подсолнечного шрота, отмечалось достоверное снижение доли бактерий рода Escherichia sp. (в 55 раз), а также семейств Erysipelotrichaceae (в 2,50 раза) и Sutterellaceae (в 1,80 раз), включающих ряд видов, способных вызывать дисбиотические нарушения в макроорганизме. Кроме того, было установлено, что с перестройкой бактериального сообщества сопряжено изменение показателей продуктивности птицы. Живая масса как у петушков, так и у курочек оказалась максимальной (2142,0±45,40 г) в 36-суточном возрасте в контрольной группе, не получавшей подсолнечной шрот, по сравнению с показателем в опытной группе (2017,0±53,30 г). Наряду с этим затраты корма на выращивание птицы в опытной группе возросли на 13 %.
Бесплатно
Статья научная
У медоносной пчелы, как и одиночно живущих насекомых, интенсивность дыхания находится в прямой зависимости от температуры, понижаясь с ее приближением к верхней границе витального диапазона, находящейся на уровне 40-45 оС. Специфическая особенность медоносной пчелы выражается в высокой толерантности к гипоксии. Действию особенно высоких концентраций СО 2, достигающих 6-8 %, пчелы подвергаются в период зимовки, когда интенсивное охлаждение стимулирует их агрегирование в небольшой зоне гнездового пространства. В изучении адаптаций пчел к широкому изменению внешней температуры остается невыясненным их отношение к гипо- и гипертермии в условиях гипоксии. Поскольку высокие концентрации СО 2 анестезируют пчел, мы изучили в динамике физиологические эффекты диоксида, в частности температурную (0 °С, 25 °С и 35 °С) зависимость потерь воды в состоянии, исключающем активное использование систем, которые обеспечивают регуляцию метаболизма и дыхания. Экспериментальными объектами были рабочие особи медоносной пчелы ( Apis mellifera L.) весенне-летних генераций из одних и тех же семей. Установлено влияние анестезии на уменьшение массы тела пчел, что связано преимущественно с потерями воды. Понижение температуры от ее внутриульевых значений до состояния холодового оцепления замедляет изменение массы головных, грудных и брюшных отделов тела и содержания воды в них. Из-за того, что в состоянии холодового оцепенения и анестезии дыхательная функция приостанавливается, транспорт воды происходит преимущественно через покровы тела.
Бесплатно
