Статьи журнала - Сельскохозяйственная биология
Все статьи: 1718
Биологическое обоснование потребности суягных овцематок в молибдене
Статья научная
В физиологических и научно-хозяйственном опытах изучали потребность суягных овцематок породы прекос в молибдене в начале, середине и конце периода беременности. Оценивали влияние различного содержания этого элемента в рационах на переваримость и использование питательных веществ корма, внутриутробное развитие плода и многоплодие маток, жизнеспособность и сохранность ягнят, интенсивность роста животных и прирост шерсти. Определяли норму молибдена для овцематок в разные сроки суягности.
Бесплатно
Статья научная
Для закрытого грунта разрабатывали методику быстрого биологического тестирования светокорректирующих пленок, содержащих фотолюминофоры с люминесценцией в красной области спектра. Оценивали морфометрические и физиолого-биохимические показатели рассады белокочанной капусты сорта Надежда с целью определения «полисветанового» эффекта. Рассматривается возможность выращивания рассады капусты в закрытом грунте в регионе рискованного земледелия в короткие сроки без использования дополнительного освещения.
Бесплатно
Биология взаимоотношений грибов рода Fusarium и насекомых (обзор)
Статья обзорная
Представители рода Fusarium характеризуются высокой метаболической активностью и адаптационной пластичностью. Они способны заселять растительные субстраты, принимать активное участие в разложении органических остатков и почвообразовательном процессе, а также поражать насекомых и млекопитающих. Грибы рода Fusarium и насекомые сосуществуют во многих биотопах. Так, K. O’Donnell с соавт. (2012) при молекулярно-генетической идентификации 140 изолятов грибов, выделенных из насекомых, выявили как минимум 23 вида или комплекса видов рода Fusarium. Связь между видовым составом фузариевых грибов и систематическим положением насекомых-хозяев пока не установлена. Коэволюция этих групп организмов привела к возникновению различных форм взаимоотношений между ними. Антагонистическая форма взаимодействия оказывает однонаправленный эффект и может иметь летальные и нелетальные последствия для насекомых. В обоих случаях она реализуется с участием летучих (например, репелленты) и нелетучих (например, микотоксины) вторичных метаболитов грибов. Летучие органические соединения (ЛОС) служат сигнальными молекулами (инфохемики или семиохемики) и проявляют по отношению к насекомым свойства феромонов, алломонов, кайромонов и др. Изучение ЛОС у грибов рода Fusarium было начато в конце 1990-х годов, публикаций по этой теме пока немного. Установлено, что ЛОС Fusarium включают большое число компонентов, относящихся к различным группам соединений. Механизм проникновения энтомопатогенных представителей рода Fusarium в организм хозяина принципиально отличается от такового у других групп грибов и происходит через естественные отверстия (ротовые органы, дыхальца, яйцеклад) или раны, а не через кутикулу насекомого. Симбиотические взаимодействия между видами рода Fusarium и насекомыми характеризуются большим разнообразием и включают как взаимовыгодное сосуществование (мутуализм), так и комменсализм. Известна роль насекомых в распространении спор грибов Fusarium на новые незаселенные субстраты. Показан аттрактивный эффект летучих метаболитов грибов для насекомых. В ряде случаев фузариевые грибы служат источником веществ, жизненно необходимых насекомым для нормального развития. Различные формы взаимоотношений между грибами рода Fusarium и насекомыми обеспечивают сосуществование этих организмов в устойчивых саморегулирующихся экосистемах. Обсуждаются возможные взаимодействия грибов рода Fusarium и вредителей запасов при использовании ими зерновок злаковых в качестве общего пищевого субстрата.
Бесплатно
Биология пищеварения и роста страуса
Статья научная
Обсуждаются биологические особенности пищеварения и роста страусов - наиболее крупных птиц на Земле. Приведены данные по эффективности использования кормов, богатых клетчаткой, содержанию летучих жирных кислот в разных отделах желудочно-кишечного тракта страусов. Рассматриваются предпосылки и возможность перевода страусоводства на индустриальную основу.
Бесплатно
Статья научная
Хищный клоп Perillus bioculatus Fabr. (1775) - представитель семейства Pentatomidae. Наиболее предпочтительным пищевым объектом этого хищника считались яйцекладки колорадского жука, и это ограничение рассматривалось как главное препятствие для акклиматизации периллюса на новых территориях. Наше исследование показало, что акклиматизировавшийся запоследние 10 лет на юге России хищник питается не только всеми наземными стадиями колорадского жука, но и личинками, жуками амброзиевого листоеда Zygogramma suturalis Fabr., гусеницами амброзиевой совки Tarachidia candefacta Hübn. ( Noctuidae : Lepidoptera ) и другими видами насекомых. В условиях Краснодарского края периллюс развивается в трех генерациях и представлен тремя феноформами - c красно-черной, оранжево-черной и бело-черной окраской щитка. На численность P. bioculatus в основном влияет наличие достаточной кормовой базы, также размер популяции хищника ограничивают энтомофаги - паразиты-яйцееды рода Trissolcus ( Hymenoptera : Scelionidae ) и мухи-фазии ( Diptera : Tachinidae )...
Бесплатно
Биолюминесцентное тестирование слюны спортивных лошадей: перспективы использования
Статья научная
Одна из актуальных проблем спортивного коневодства в Российской Федерации и других странах - оценка физиологического состояния лошади в тренировочном процессе. Существующие физиологические и клинические методы тестирования лошадей не дают однозначного представления о функциональном состоянии животных в покое и при физических нагрузках. Сведения, представленные в литературе по нормативам физиологического состояния лошадей и в ветеринарных руководствах по клинической диагностике и конному спорту, противоречивы. Следовательно, необходимы объективные критерии оценки реакции организма на физическую нагрузку. В качестве скринингового тестирования мы предлагаем использовать простой, быстрый, неинвазивный метод на основе ингибирующего влияния слюны на активность ферментов светящихся бактерий. Изменение свечения биолюминесцентной ферментативной системы при воздействии слюны в малом количестве может выявить отклонения в организме спортивных лошадей как ответ на предельно допустимые нагрузки. В настоящей работе впервые показана возможность контролировать изменение состояния организма спортивных лошадей во время тренировок по интегральному биолюминесцентному показателю, который зависит от биохимического состава слюны. Цель работы - доказать возможность использования биолюминесцентного метода для тестирования функционального состояния спортивных лошадей в тренинге. Исследования проводили на группе спортивных лошадей ( Eguus caballus ) тракененской породы ( n = 12) со специализацией «выездка». Лошади содержались в стандартных условиях учебно-спортивного комплекса коневодства Красноярского ГАУ. Тестирование каждой лошади, сбор образцов слюны и крови проводили до (в утренние часы) и после тренировок с низкой, средней и высокой интенсивностью в период подготовки к соревнованиям (февраль-июнь 2019-2020 годов). Определяли функциональные показатели - частоту дыхательных движений (ЧДД), частоту сердечных сокращений (ЧСС), проводили электрокардиографию; электрокардиограммы (ЭКГ) анализировали по общепринятой методике, включающей определение характера сердечного ритма, систолический показатель желудочков. Выполняли гематологический и биохимический (тестировали содержание белка и глюкозы) анализ крови. Для исследования слюны применяли колориметрический, хеми- и биолюминесцентные методы. Показано повышение ЧСС и ЧДД, а также возрастание возбуждения предсердий и сокращение времени сердечной диастолы с увеличением интенсивности физических нагрузок. При этом гематологические и биохимические показатели изменялись в пределах нормы. Влияние слюны на интенсивность свечения биолюминесцентной реакции зависело от степени физической нагрузки. При физических нагрузках низкой и средней интенсивности величина остаточного свечения снижалась, при высокой интенсивности - возрастала. При физической нагрузке низкой интенсивности высокий процент ингибирования свечения коррелировал с увеличением концентрации общего белка ( r = 0,6, p = 0,05), уменьшением содержания глюкозы ( r = -0,7, p = 0,05) и количества эритроцитов ( r = -0,6, p = 0,05) в крови. При физической нагрузке средней интенсивности усиление биолюминесцентного свечения коррелировало с возрастанием ЧДД ( r = 0,5, p = 0,1) и удлинением интервала QRS ( r = 0,8, p = 0,05). При физической нагрузке высокой интенсивности низкий процент ингибирования свечения коррелировал с содержанием лактата в слюне ( r = -0,58, p = 0,1), снижением количества каталазы в слюне ( r = -0,7, p = 0,05) и увеличением амплитуды зубца Р ( r = 0,8, p = 0,05). Таким образом, биолюминесцентное тестирование слюны с использованием биферментной реакции, катализируемой NADH:FMN-оксидоредуктазой и бактериальной люциферазой, позволяет выявить влияние стрессовых физических нагрузок разной интенсивности на организм лошади. Степень ингибирования биолюминесцентного свечения определяется функциональным состоянием животного в тренинге. Такой интегральный показатель может применяться в спортивном коневодстве не только для контроля, но и для предупреждения
Бесплатно
Статья научная
Кислые почвы составляют около 50 % от всех посевных угодий мира, что ограничивает производство возделываемых культур. Площадь сельскохозяйственных угодий с повышенной кислотностью ежегодно увеличивается, в России она составляет примерно 30 %. В кислых почвах ионы алюминия (Al3+) - основной стрессор для растений, в том числе для пшеницы, которая считается одним из основных и экономически значимых продуктов питания. Большинство устойчивых к Al3+ генотипов представлено гексаплоидными видами пшениц с геномом D, к которым относится Triticum aestivum L. Отличительная черта озимой мягкой пшеницы заключается в сочетании устойчивости к низким температурам с хорошими хлебопекарными качествами муки. С учетом этого поиск алюмотолерантных форм T. aestivum и выявление признаков, связанных с алюмотолерантностью, которые могли бы послужить ее биомаркерами при селекции, остаются актуальной задачей. В коллекции ФИЦ Всероссийского института генетических ресурсов растений им. Н.И. Вавилова (ВИР) большая часть гексаплоидных пшениц (44 тыс. образцов) относится к T. aestivum . Изучение генетического потенциала коллекции T. aestivum, представленной в ВИР, позволит выявить новые источники алюмотолерантности. В этом сообщении мы впервые сравнили метаболомные профили коллекционных образцов T. aestivum разного эколого-географического происхождения, адаптированных к условиям северо-запада России, и выявили их особенности у форм с низкой чувствительностью к воздействию ионов алюминия для обнаружения метаболитов - потенциальных маркеров устойчивости к ионам алюминия. Метаболомные профили (МП) 20 образцов T. aestivum (коллекция ВИР) с разной степенью чувствительности к Al3+ изучили методом неспецифического метаболомного профилирования с использованием газовой хроматографии, сопряженной с масс-спектрометрией. МП анализировали в тканях корешков 7-суточных проростков. В МП генотипов с низкой чувствительностью к Al3+ были представлены полиолы, нуклеозиды, лактонные формы органических кислот, свободные жирные кислоты и их производные, триозы, пентозы, гексозы, олигосахара, фенолсодержащие вещества, терпены, фитостеролы. Воздействие стрессора предположительно вызывает изменения в цикле Кребса, синтезе карбогидратов, растительных гормонов, других защитных факторов, глицеролипидов и триглицеридов мембранного комплекса. Методом дисперсионного анализа установлены достоверные отличия МП форм с более выраженной устойчивостью к Al3+ от остальных образцов по содержанию основных соединений, перечисленных выше. Классический дискриминантный анализ с последующим каноническим корреляционным анализом позволил выделить 11 компонентов со 100 % достоверностью разделяющих образцы T. aestivum с разной степенью алюмотолерантности. Наиболее информационно значимыми факторами, характеризующими устойчивые формы T. aestivum, оказались фосфорная, яблочная, янтарная кислоты, четырехатомный (RI = 1537) и пятиатомный (RI = 1735) спирты, метиловый эфир линолевой кислоты, которые можно рассматривать как статистически подтвержденные маркеры алюмоустойчивости (р 3+, для использования при селекции адаптированных к производству в условиях северо-запада России высокопродуктивных сортов T. aestivum с комплексной устойчивостью к стрессорам.
Бесплатно
Биомасса почвенных микроорганизмов в пахотных черноземах Молдовы
Статья научная
С использованием регидратационного метода изучали годичную динамику запасов микробной биомассы в слабо гумусированном черноземе на участках многолетних почвенных стационаров под монокультурами, а также в севообороте зерновых и пропашных культур на разных фонах органических и минеральных удобрений по вариантам опыта. В зависимости от вида возделываемой культуры, способа обработки почвы и дозы вносимых удобрений величины микробной биомассы варьировали в пределах 0,202-1,060 мг C/г, что составляет 1,34-2,53 % от общего углерода почвы. Показано, что пахотные почвы уступают целинным по содержанию микробной биомассы. Микромицеты, активно участвующие в трансформации веществ в почве, на изученных участках были представлены семью родами: Penicillium, Trichoderma, Alternaria, Fusarium, Mucor, Aspergillus и Botrytis при достоверном доминировании представителей рода Penicillium, чем подтверждается тот факт, что среда обитания микроорганизмов в процессе хозяйственного использования почв приобретает карбоолиготрофные свойства, которые, ограничивая образование микробной биомассы, снижают и продуктивность почв.
Бесплатно
Статья научная
На территории Аларского и Зиминского районов Иркутской области исследовались лесные и луговые растительные сообщества адониса сибирского - лекарственного вида, используемого в том числе в ветеринарной практике. Выявлена возрастная структура, численность и продуктивность растений этого вида. В ценопопуляциях доминировали особи, находящиеся в генеративном состоянии, за ними следовали сенильные и вегетативные растения. Адонис сибирский эффективно размножался корневищами, а его семена характеризовались низкой всхожестью и прорастали только на 3-й год.
Бесплатно
Статья научная
В условиях Московской области изучены биоморфологические и хозяйственно полезные признаки у 10 сортов мяты перечной Mentha piperita L. Установлены показатели энергии прорастания корневищ, продолжительность вегетационного периода, зимостойкость сортов, устойчивость к основному виду заболевания (мучнистая роса, возбудитель Erysiphe cichoracearum DС. f. menthae Jacz.), оценена урожайность и качество сырья. Изучены оптимальные сроки уборки у сортов разного целевого назначения. Сорта мяты первой группы (Медичка, Лекарственная 4, Чернолистная, Краснодарская 2 и Прилукская 6) целесообразно убирать в фазу бутонизации, что позволяет добиться высокой урожайности аптечного листа (1,37-1,81 т/га). Оптимальный срок уборки сортов второй группы (Москвичка, Янтарная, Кубанская 6, Тунджа и Згадка), выращиваемых для производства эфирного масла и ментола, приходится на фазу массового цветения и обеспечивает выход эфирного масла 43,0-65,7 кг/га.
Бесплатно
Статья научная
Продуктивность плодовых культур - признак, складывающийся из комплекса элементов, который определяет устойчивость к стресс-факторам среды и востребованность сортов в промышленном производстве. У плодовых растений, в том числе у черешни и вишни, процесс дифференциации почек занимает длительный период. В условиях южного региона России (Прикубанская зона садоводства Краснодарского края) он начинается в июле текущего года и заканчивается в апреле-мае следующего. Климат в Краснодарском крае достаточно мягкий, в целом благоприятный для возделывания черешни и вишни. Вместе с тем даже на юге высок риск ежегодного воздействия на растения абиотических стрессов, из-за которых плодовые растения не могут максимально реализовать продукционный потенциал. В представленной работе на сортах черешни и вишни разного эколого-географического происхождения впервые использован метод комплексной биоморфологической оценки продуктивного потенциала. Цель исследований - выявить особенности и закономерности формирования элементов продуктивности в процессе морфо- и органогенеза у представителей Prunus subgen. Cerasus (Mill.) A. Gray, 1856, дать оценку реализации продукционного потенциала для определения наиболее уязвимых этапов в годичном цикле развития, а также выделить наиболее продуктивные сорта черешни и вишни обыкновенной для интенсивных насаждений косточковых культур в южном регионе Российской Федерации. Эксперименты проводили в 2006-2019 годах на базе опытно-производственного хозяйства «Центральное» Северо-Кавказского ФНЦ садоводства, виноградарства, виноделия (СКФНЦСВВ) (г. Краснодар). Изучали 3 интродуцированных сорта черешни Cerasus avium (L.) Moench разного эколого-географического происхождения (Валерий Чкалов, Мелитопольская черная, Полянка) и 6 сортов местной селекции (Кавказская, Сашенька, Волшебница, Дар изобилия, Алая, Мак), а также 4 интродуцированных сорта вишни обыкновенной Cerasus vulgaris Mill. (Kelleris, Nefris, Fanal, Erdi Botermo) и 7 межвидовых гибридов (черешня ½ вишня) - Кирина, Домбазия, Дюк Ивановна, Дюк Ходоса, Игрушка, Шалунья . Схема посадки деревьев - 6½4, 7½3 и 5½3 м. Подвоем служили сеянцы антипки (магалебская, или душистая, вишня) Cerasus mahaleb (L.) Mill. и дикой черешни Cerasus avium L., повторность в опыте 3-кратная. Фенологическое описание всех этапов и подэтапов годового (вегетативного и генеративного) развития растений проводили по международной кодирующей системе ВВСН (Biologische Bundesanstalt, Bundessortenamt and Chemische Industrie, Германия). Для микроскопического исследования морфогенеза плодовых образований отбирали по 15 генеративных почек 2 раза в декабре и феврале, еженедельно - в марте-апреле и июле-ноябре. В весенний период на скелетных ветвях 3-го порядка вели поэтапный подсчет сформировавшихся цветков, завязей, плодов и оценивали степень их редукции. Учет числа плодовых и ростовых почек проводили 2 раза в неделю в августе и сентябре. Для изучения зимостойкости брали по 90 вегетативных и 180 плодовых почек с трех деревьев одного сорта, с разных сторон нижних и верхних ветвей в 3-кратной повторности. Было установлено, что редукция элементов продуктивности в условиях южного садоводства происходит на одних и тех же (критических) этапах развития плодового растения. Мы выделили пять таких критических этапов с более высокой вероятностью редукции элементов: закладка генеративных органов, формирование археспория в пыльниках, образование материнских клеток пыльцы, стадия одно-двухъядерной пыльцы и макроспорогенез. В условиях Краснодарского края уточнены средние сроки прохождения критических этапов формирования компонентов продуктивности - II-III декады марта, I-II декады апреля, мая и июля. Обнаружена прямая корреляционная зависимость ( r = +0,97, р function show_abstract() { $('#abstract1').hide(); $('#abstract2').show(); $('#abstract_expand').hide(); }
Бесплатно
Статья научная
Обеспечение защиты сельскохозяйственных животных от инфекционных болезней - приоритетное направление ветеринарной медицины. Широкое распространение в птицеводческих хозяйствах патогенных и условно-патогенных бактерий, устойчивых к антибиотикам, требует разработки современных способов поддержания здоровья птицы при ее промышленном производстве. В качестве меры по предупреждению и ограничению распространения возбудителей с устойчивостью к противомикробным агентам перспективно использование бактериальных препаратов направленного действия - пробиотиков. В настоящей работе в экспериментальных моделях in vitro и in vivo мы впервые показали антагонистическое действие генно-модифицированного штамма Escherichia coli ŽP против возбудителей эшерихиозов у птиц - АPEC (avian pathogenic Escherichia coli ). Установлено, что in vitro конъюгативный перенос гена сolE7 в клетки APEC проходит эффективно в условиях как планктонного роста, так и формирующейся биопленки. In vivo штамм E. coli ŽP способен активно заселять кишечник крыс и маньчжурских перепелов и сохраняться там, способствуя нормализации микробиоты животных. Цель исследования - оценка эффективности киллинга клеток APEC при конъюгативном переносе гена колицина E7 и определение конкурентоспособности штамма E. coli ŽP in vitro и in vivo . В работе использовали ColE7-опосредованную kill-anti-kill систему на основе пробиотического штамма Nissle 1917, включающую генно-модифицированный штамм E. coli ŽP (киллерный донор), несущий на конъюгативной плазмиде pOX38а ген колицина E7 ( сolE7 ) с ДНКазной активностью, а также ген immE7 в хромосоме, и штамм E. coli N4i без colE7 на плазмиде (контрольный донор). В качестве реципиентов использовали устойчивые к ампициллину штаммы APEC ( n = 6), изолированные из внутренних органов инфицированных цыплят-бройлеров. Филогенетическую принадлежность культур определяли методом мультиплексной полимеразной цепной реакции (quadriplex PCR). Конъюгативный перенос осуществляли в среде Луриа-Бертани (LB) в течение 6 и 24 ч в планктонной культуре и в биопленке в полистироловых плоскодонных иммунологических 96-луночных планшетах. Опыты на крысах (линия Wistar) и маньчжурских перепелах ( Coturnix coturnix ) выполняли в виварии (ГБОУ ВО Пермский государственный медицинский университет им. академика Е.А. Вагнера МЗ РФ). Нами экспериментально подтверждена конкурентоспособность E. coli ŽP при совместном культивировании с клетками APEC штаммов, в том числе продуцентами бактериоцинов, в различных моделях. Доказан конъюгативный перенос гена сolE7 в клетки APEC in vitro в условиях планктонного роста и формирующейся биопленки: в экспериментах с донорным штаммом E. coli N4i частота конъюгации варьировала в пределах 10-6-10-2. Эксперимент in vivo показал, что штамм E. coli ŽP способен эффективно заселять кишечник крыс и маньчжурских перепелов, сохраняясь там, как минимум, в течение 1 мес. Введение клеток E. coli ŽP с питьевой водой увеличивало общее содержание комменсальных эшерихий в кишечнике, подавляя развитие патогенных представителей этого вида без заметного влияния на молочнокислую и бифидофлору. Доказана возможность конъюгативного переноса плазмиды от донора E. coli N4i в условиях кишечного тракта обоих видов животных, который происходил с высокой частотой (в среднем 10-2). В экспериментах in vitro и in vivo с E. coli ŽP трансконъюганты обнаружены не были, то есть клетки реципиентов, получившие ген сolЕ7 посредством конъюгативного переноса, экспрессировали его и были лизированы вследствие ДНКазной активности колицина. В группах, получавших штамм ŽP, также отмечено снижение числа реципиентов АРЕС. Полученные результаты свидетельствуют, что штамм E. coli ŽP способен эффективно заселять кишечник животных и обладает антибактериальной активностью против энтеропатогенов за счет конъюгативного механизма передачи гена колицина. Он эффективно действует на резистентные и толерантные к бактериоцинам клетки, что позволяет предположить возможность создания на его основе высокоэффективного пробиотического препарата нового поколения.
Бесплатно
Статья научная
В кормлении птицы лизин относится к группе незаменимых лимитирующих аминокислот. Его дефицит в растительных кормах, особенно пшенично-ячменного и кукурузно-подсолнеч-ного типа, может достигать 15-20 %. Дополнение рационов синтетическими аминокислотами часто негативно отражается на продуктивности птицы из-за возникновения их дисбаланса вследствие быстрого поступления в кровь. Проведенное исследование продолжает серию экспериментов по определению эффективности замены синтетического лизина в рационах птицы на микроорганизмы, синтезирующие L-лизин, выполненных во Всероссийском научно-исследовательском и технологическом институте птицеводства. Предыдущие работы продемонстрировали высокий положительный эффект препарата Пролизэр-БиоР (ООО «Биореактор», г. Москва) на основе штамма - продуцента лизина Escherichia coli, однако важное значение имеет поиск аналогичных продуцентов среди непатогенной микрофлоры. В представленном исследовании нами определены возможности применения штамма Lactobacillus plantarum L-211 (ООО «Биореактор, г. Москва) для оптимизации микрофлоры желудочно-кишечного тракта и повышения продуктивных показателей у птицы. Используя T-RFLP (terminal restriction fragment length polymorphism), мы сравнили бактериальные сообщества слепых отростков кишечника у четырех групп цыплят-бройлеров кросса Сobb 500 в возрасте 35 сут. Цыплята I группы (контроль) получали рассыпные сбалансированные комбикорма. В рацион птицы из II, III и IV групп дополнительно вводили препараты отечественного производства на основе микроорганизмов - продуцента лизина Lactobacillus plantarum L-211, а также штаммов L. plantarum и Bacillus subtilis, не продуцирующих лизин, из расчета 1 мл·гол.-1·сут-1, бацилл - 2 мл·гол.-1·сут-1. Содержание живых микроорганизмов в препаратах - 100 млн КОЕ/мл. Введение в рацион птицы продуцента лизина L. plantarum L-211 приводило к увеличению содержания лактобактерий в 3,88 раза (Р
Бесплатно
Статья научная
Недостаток лизина в рационе свиней отрицательно сказывается на аппетите, продуктивности, обмене веществ и иммунитете животных. Большинство кормов для свиней дефицитно по содержанию лизина. Использование синтетических аминокислот в качестве добавок значительно удорожает комбикорма. Перспективным представляется разработка биопрепаратов на основе штаммов микроорганизмов, синтезирующих лизин в желудочно-кишечном тракте животных. Наиболее известные продуценты лизина - Brevibacterium lactofermentum, Escherichia coli и представители рода Corynebacterium относятся к условно-патогенной микрофлоре, способной вызывать оппортунистические инфекции. В представленном исследовании мы впервые изучили изменения в бактериальном сообществе кишечника и продуктивные показатели поросят породы крупная белая (ООО «Новгородский бекон», Новгородская обл.) под влиянием продуцента лизина - штамма Lactobacillus plantarum L-211 (ООО «Биореактор», г. Москва). Таксономический состав микроорганизмов определяли с помощью T-RFLP (terminal restriction fragment length polymorphism) анализа. Наблюдение проводили на двух группах поросят в период с 28- до 84-суточного возраста - контрольной ( n = 715) и опытной ( n = 657). Поросятам из опытной группы на фоне основного рациона, соответствующего нормам для породы, один раз в 7 сут выпаивали препарат на основе штамма L. plantarum L-211 (не менее 109 КОЕ/гол.). Микробное сообщество толстого отдела кишечника поросят характеризовалось таксономическим разнообразием и включало ряд неидентифицированных филотипов. В нем доминировали представители филума Firmicutes, включающего преимущественно бактерии из класса Clostridia с целлюлозо- и амилолитическими свойствами, а также из порядка Negativicutes, для которого характерна способность ферментировать кислоты. В меньшем количестве присутствовали микроорганизмы, принадлежащие к филумам Proteobacteria, Bacteroidetes, Actinobacteria и Fusobacteria. Численность бактерий рода Lactobacillus у поросят оказалась ниже, чем предполагалось ранее, кроме того, отмечалось полное отсутствие энтерококков и бифидобактерий, которые принято относить к автохтонной микробиоте толстого отдела кишечника у животных и птицы. Включение штамма, синтезирующего лизин, в рецептуру комбикорма приводило к высокому пробиотическому эффекту - достоверному увеличению численности родов Lactobacillus (в 2,94 раза, Р
Бесплатно
Статья научная
В условиях интенсификации скотоводства негативное влияние на микробиоту рубца и, как следствие, на физиологию крупного рогатого скота оказывает совокупность стресс-факторов, в частности экстремально высокая молочная продуктивность, несогласованность нейрогуморальной и гормональной регуляции потребления корма и синтеза молока, отрицательный энергетический баланс, использование кормов, содержащих избыточное количество крахмала. В представленной работе впервые показано, что физиологические периоды у молочного скота - это важный фактор, определяющий относительное изобилие неатрибутируемых бактерий из кандидатных семейств vadinBE97 и WCHB1-41, функции которых практически не изучены. Наиболее выраженные изменения метаболического потенциала микробиоты, а именно угнетение различных типов обмена веществ в химусе рубца, в частности энергетического (цикл трикарбоновых кислот), белкового, углеводного, липидного, включая синтез летучих жирных кислот (ЛЖК), наблюдаются у коров в период стабилизации и спада лактации по сравнению с сухостойными, новотельными и раздойными животными. Цель работы - изучение состава и метаболического потенциала микробиома рубца у коров молочного направления в различные физиологические периоды. Эксперимент проводили летом 2020 года в АО «Агрофирма Дмитрова Гора» (Тверская обл.) на 15 коровах (Bos taurus) молочного направления черно-пестрой голштинизированной породы 2-3-й лактации. Животные были разделены на пять групп (по n = 3): I группа - сухостойные (в среднем за 30 сут до отела), II - новотельные (среднее число дней доения - 20), III - в период раздоя (среднее число дней доения - 90), IV - в период стабилизации лактации (208-е сут лактации), V - в период спада лактации (310-е сут лактации). Рационы коров рассчитывали в программе AMTS.Cattle.Professional в соответствии с общепринятыми требованиями. Тотальную ДНК из образцов химуса рубца выделяли с использованием набора Genomic DNA Purification Kit («Fermentas, Inc.», Литва). Оценку бактериального сообщества рубца проводили методом NGS-секвенирования на платформе MiSeq («Illumina, Inc.», США) с применением праймеров для V3-V4 региона 16S рРНК. Секвенирование осуществляли с использованием реагентов для подготовки библиотек Nextera® XT IndexKit («Illumina, Inc.», США), для очистки ПЦР продуктов Agencourt AMPure XP («Beckman Coulter, Inc.», США) и для проведения секвенирования MiSeq® ReagentKit v2 (500 cycle) («Illumina, Inc.», США). Биоинформатический анализ данных выполняли с помощью программного обеспечения Qiime2 ver. 2020.8. Фильтрацию шумовых последовательностей проводили методом Deblur. Для построения филогении de novo применяли программный пакет MAFFT. Для анализа таксономии использовали справочную базу данных Silva 138 (https://www.arb-silva.de/documentation/release-138/). Реконструкцию и прогнозирование функционального содержания метагенома осуществляли при помощи программного комплекса PICRUSt2 (v.2.3.0). Для анализа метаболических путей и ферментов пользовались базой данных MetaCyc. Тотальную РНК из образцов рубцового содержимого выделяли с помощью набора Aurum Total RNA («Bio-Rad», США). На матрице РНК получали кДНК (набор iScript RT Supermix, «Bio-Rad», США). Относительную экспрессию генов Ldh-L и Ldb 0813 бактерий определяли в количественной ПЦР. Реакцию амплификации с праймерами гена Ldb 0813 , связанного с синтезом D-лактатдегидрогеназы, и L-лактатдегидрогеназы (ген Ldh-L ) проводили при помощи набора SsoAdvanced Universal SYBR Green Supermix («Bio-Rad», США). В результате 16S метагеномного секвенирования содержимого рубца показано снижение α-разнообразия бактериальной микробиоты у коров из IV и V групп (р ≤ 0,05). Обнаружены 12 суперфилумов и филумов микроорганизмов. Суперфилум Bacteroidota и филум Firmicutes были определены как «доминантные» бактерии рубца (соответственно до 59,94±1,86 и 46,82±14,40 % сообщества). Бактерии суперфилума Actinobacteriota полностью элиминировались из рубца лактирующих коров, присутствуя только в рубце сухостойных животных. Бактерии суперфилума Armatimonadota исчезали из рубца новотельных коров и животных в период стабилизации лактации, филума Chloroflexi - в периоды раздоя и стабилизации лактации. Выявлены существенные различия между животными по 8 бактериальным семействам, в том числе Muribaculaceae , Prevotellaceae , Erysipelatoclostridiaceae , Oscil-lospiraceae , Ruminococcaceae , Saccharimonadaceae , кандидантым семействам WCHB1-41, vadinBE97. Обнаружено появление в составе микробиома коров в новотельный период и персистирование в последующие периоды лактации родов Asteroleplasma , Sharpea , Moryella , Oribacterium , Shuttleworthia . Эти бактерии отсутствовали в составе микробиома рубца в период сухостоя. Предсказанный функциональный потенциал 17 метаболических путей микробиома различался (р ≤ 0,01) у коров из разных опытных групп.
Бесплатно
Биоразнообразие рода Allium L. и его использование в селекции. Результаты и перспективы
Статья научная
Представлены основные направления исследований лаборатории селекции луковых культур ВНИИ селекции и семеноводства овощных культур (ВНИИССОК). Рассматриваются технологии селекционного процесса. Описаны сорта различных видов лука, созданные во ВНИИССОК и допущенные к использованию в различных регионах России. Обсуждаются приоритетные направления селекции луковых культур.
Бесплатно
Статья научная
Клубеньковые бактерии вида Rhizobium leguminosarum разделяют на два биовара (bv.), которые образуют N2-фиксирующие симбиозы с бобовыми растениями галегоидного комплекса, относящимися к трибам Fabeae (роды Lathyrus , Lens , Pisum , Vavilovia , Vicia , симбионт - R. leguminosarum bv. viciae ) и Trifolieae (род Trifolium , симбионт - R. leguminosarum bv. trifolii ) (J. Sprent с соавт., 2017). Ранее считалось, что перекрестная инокуляция между этими биоварами отсутствует или происходит редко, а сведения о контроле хозяйской специфичности R. legumin-osarum были ограничены взаимодействием между линиями гороха ( P. sativum ), имеющими разные аллели гена Sym2 , и штаммами bv. viciae , различающимися по наличию гена nod X (T.A. Lie, 1978). В настоящей работе впервые показано, что при переходе штаммов bv. viciae к симбиозу с эволюционно молодыми представителями трибы Fabeae (переход от А- к D-группе) происходит утрата бактериями способности формировать симбиоз с гетерологичным хозяином ( Trifolium ). Целью нашей работы был анализ изменчивости штаммов R. leguminosarum bv. viciae анцестральной (A) и эволюционно продвинутой (D) геномных групп по хозяйской специфичности и N2-фиксирующей активности, направленный на функциональную характеристику анцестральных элементов генома, которые были выявлены ранее при сравнительно-генетическом анализе штаммов, выделенных из различающихся по филогенетическому положению представителей трибы Fabeae . В соответствии с ранее предложенной методикой генотипирования штаммы относили к группе А в том случае, если они содержали гены nod X и fix W, не содержали хромосомной копии оперона fix NOPQ, а ген nod T находился за пределами nod -кластера. При отсутствии хотя бы одного из этих признаков штаммы относили к группе D (E. Chirak с соавт., 2019). Штаммы группы А выделены из реликтового бобового Vavilovia formosa , а также из дикорастущих афганских линий P. sativum , штаммы группы D - из культурных европейских линий P. sativum , а также из Vicia sativa и V. alpestris . В опытах по анализу перекрестной инокуляции двух биоваров вида R. leguminosarum использовали штаммы bv. viciae , выделенные из клубеньков Vavilovia formosa, Vicia sativa, V. subrotunda , европейских линий Pisum sativum , афганских линий P. sativum , а также штаммы bv. trifolii из клубеньков клевера ( Trifolium pratense, T. ambiguum, T. montanum ). При проведении микровегетационных опытов растения, инокулированные ризобиями, выращивали в гнотобиотических условиях на вермикулите. N2-фиксирующую активность определяли с помощью ацетиленового метода, основанного на использовании C2H2 в качестве субстрата для нитрогеназы. На основании полученных результатов были выявлены следующие симбиотические фенотипы: Fix+ - N2-фиксирующие (крупные, розовые) клубеньки; Fix- - не фиксирующие N2 (мелкие, белые, но морфологически нормальные) клубеньки; Fix+/- - не фиксирующие N2 клубеньки, сходные с Fix+ клубеньками (крупные, розовые); Ndv- - не фиксирующие N2, опухолеподобные клубеньки; Nod- - клубеньки отсутствовали. Оказалось, что 9 из 11 штаммов анцестральной группы образовали на клевере клубеньки фенотипа Fix-, 2 штамма - клубеньки фенотипа Ndv-. Среди 8 штаммов эволюционно продвинутой группы фенотипы Fix- и Ndv- выявлены соответственно у 4 и 2 штаммов, а 2 штамма не образовали на клевере клубеньков (Nod-), что указывало на сужение хозяйской специфичности ризобий в процессе коэволюции bv. viciae с растениями-хозяевами. Среди 6 штаммов ризобий клевера 4 штамма проявили способность к инокуляции вики с образованием Fix- клубеньков. В опытах по контролю за отсутствием контаминации ДНК выделяли из клубеньков с использованием набора NucleoSpinÔ Soil («Macherey-Nagel GmbH & Co. KG», Германия), фрагмент гена nod A амплифицировали с испол
Бесплатно
Статья научная
В связи с интенсивным развитием промышленности и новых технологий повышается спрос на натуральный каучук. Этот биополимер не может быть полностью заменен синтетическим каучуком, поскольку обладает уникальными потребительскими и эксплуатационными характеристиками. Наряду с традиционным источником производства натурального каучука из латекса гевеи бразильской Hevea brasiliensis (Willd. ex A. Juss.) Müll. Arg. ведутся работы по его получению из растений кок-сагыза Taraxacum kok-saghys E. Rodin, которые можно выращивать как в естественных, так и в контролируемых условиях. Определение наиболее благоприятного светового режима с учетом физиологического состояния растений - важный элемент при разработке технологий, обеспечивающих высокий выход целевых продуктов. В представленном исследовании впервые показано повышение скорости биосинтеза каучука при облучении растений кок-сагыза светом с большей долей синей части спектра, а также описан характер изменения скорости световых и темновых реакций фотосинтетического аппарата, концентраций сахарозы и глюкозы при изменении светового режима выращивания растений в течение нескольких часов. Цель работы - изучение влияния световых условий на физиолого-биохимические процессы и биосинтез каучука и инулина у растений кок-сагыза, выращиваемых в контролируемых условиях фитотрона. Растения кок-сагыза коллекционной формы 391 из коллекции Всероссийского института генетических ресурсов растений им. Н.И. Вавилова (ВИР), выращенные из семян в стерильных условиях, на 19-20-е сут (в фазу 3-4-х настоящих листьев) высаживали в аэропонные фитотроны, в две камеры с полноспектральным светодиодным (СД) облучением в области фотосинтетически активной радиации ФАР400-700 нм 400±28 мкмоль фотонов·м-2·с-1. В первой камере облучение в области ФАР400-500 нм синего спектра (λmax = 460 нм, СД СС) составляло 255,6 мкмоль фотонов·м-2·с-1, в области ФАР600-700 нм красного спектра (λmax = 660 нм, СД КС) - 75,6 мкмоль фотонов·м-2·с-1, соотношение КС/СС - 0,30. Во второй камере интенсивность облучения КС в области ФАР600-700 нм составляла 259,6 мкмоль фотонов·м-2·с-1, интенсивность облучения в области ФАР400-500 нм СС - 71,8 мкмоль фотонов·м-2·с-1, соотношение КС/СС - 3,6. Анализ ростовых и фотосинтетических процессов, определение содержания глюкозы и сахарозы в листьях, каучука и инулина в корнях растений в условиях длительного роста при различных спектральных режимах, а также при смене режима облучения показали, что при выращивании кок-сагыза в течение 28 сут в камерах фитотрона при повышенной доле КС содержание каучука увеличивалось в 3,0 раза, инулина - в 4,1 раза по сравнению с первоначальными значениями тех же параметров у исходных растений. При повышении доли СС в области ФАР показатели увеличивались соответственно в 5,4 и 4,6 раза. В конечном итоге при облучении светом с большей долей СС растения накапливали в 1,75 раза больше каучука. Изменение спектра облучения растений с СС на КС приводило к кратковременному повышению концентрации глюкозы и сахарозы в листьях по сравнению с исходными значениями. Такая зависимость сохранялась в течение 2 ч, после чего содержание сахарозы не изменялось, но снижалось содержание глюкозы. При переключении с КС на СС наблюдали противоположные эффекты. Изменение концентрации растворимых углеводов связано с переменой спектрального состава облучения растений и, как результат, с модуляцией активности фотосинтетического аппарата. Показано снижение активности фотосинтетического аппарата при смене режима облучения растений с СС на КС: скорость фотосинтеза уменьшалась с 26,7 до 15,2 мкмоль СО2·м-2·с-1 (при световом насыщении), скорость темнового дыхания - с 2,80 до 2,38 мкмоль СО2·м-2·с-1, квантовый выход фотосинтеза - с 0,066 до 0,055. При изменении облучения с КС на СС наблюдалось повышение скорости фотосинтеза и активности фотосистемы II, но снижение накопления глюкозы и сахарозы в течение первых 2 ч с возвращением к исходным значениям через 3 ч.
Бесплатно
Статья научная
В статье приводятся теоретические и эмпирические данные о влиянии пробиотиков на биоконсолидацию микробиоты кишечника бройлеров кросса Смена. Результаты таких исследований могут быть использованы для повышения качества и объемов мясной продукции при крупномасштабном производстве. Пробиотики использовались для улучшения усвояемости кормов и ускорения развития птицы. Для стимуляции процессов трансформации растительных субстратов в кишечнике птиц вместо антибиотиков применяли пробиотики. Пробиотики содержали бактерии Lactobacillus plantarum и Lactobacillus fermentum. Цель исследования заключалась в разработке методики фрактального анализа частотно-таксономических профилей оперативно-таксономических единиц (ОТЕ) микробиоты кишечника у птиц. С использованием фрактальной методики вычислялся индекс биоконсолидации кишечной микробиты, который характеризует биосистемную самоорганизацию микрофлоры и эффективность биохимических преобразований растительных субстратов в кишечнике птицы. В опыте исследовалась микрофлора у одной контрольной и двух опытных групп птицы. Профили ОТЕ были получены молекулярно-генетическим методом NGS (Next Generation Sequencing). Понятие элементарного фрактала ОТЕ было принято в качестве ключевого для фрактального анализа профилей ОТЕ. Элементарный фрактал ОТЕ - это три ОТЕ, частоты которых образуют геометрическую числовую последовательность, например {0,5; 0,25; 0,125}. Профили ОТЕ могут содержать несколько элементарных фракталов ОТЕ, объединенных в один более крупный мегафрактал ОТЕ. Мы предполагаем, что если увеличивается число ОТЕ, объединенных в мегафрактал ОТЕ, то эффективнее и в больших масштабах осуществляются биохимические преобразования растительного субстрата и макроорганизм получает больше питательных веществ. Поэтому индекс биоконсолидации микробиоты бройлеров мы определяем, как отношение числа ОТЕ в составе мегафрактала ОТЕ к общему числу ОТЕ в профилях ОТЕ. Для выделения элементарных фракталов ОТЕ использовались фрактальные портреты профилей ОТЕ. Идентификация элементарных ОТЕ фракталов осуществлялась по линейному расположению трех изображений ОТЕ на фрактальных портретах. Фрактальный анализ подтвердил, что бактериальные пробиотики увеличивают биоконсолидацию микробиоты в кишечнике птиц. Индекс биоконсолидации микробиоты у птиц из опытных групп (0,82…0,86) был выше, чем у контрольной группы (0,55). По результатам фрактального анализа не рекомендован к применению пробиотик № 1 (с Lactobacillus plantarum) и рекомендован к применению пробиотик № 2 (с Lactobacillus fermentum).
Бесплатно
Статья научная
Устойчивое наращивание конкурентоспособной сельскохозяйственной продукции при сокращении потребления ресурсов и затрат возможно за счет ускорения селекционного процесса. В связи с этим актуальное значение приобретают новейшие биотехнологические подходы и молекулярно-генетические методы. Клональное микроразмножение, андрогенез, гиногенез, генетическая трансформация широко применяются в сельскохозяйственных программах для расширения спектра формообразования, создания константных линий, ускорения процесса селекции (J.M. Dunwell, 2010). Методы андро- и гиногенеза дают возможность реализовать гаметоклональную изменчивость в индивидуальных растениях, обнаруживать редкие рецессивные аллели, создавать уникальные формы (T. Winkelmann с соавт., 2006). Один из способов получения исходного селекционного материала - межвидовая гибридизация, позволяющая передавать полезные признаки (например, устойчивость к биотическим и абиотическим стрессорам) от диких видов растений к культурным и расширять спектр генетической изменчивости (R. Hajjar с соавт., 2007). Преодоление проблем несовместимости при отдаленной гибридизации возможно за счет биотехнологических приемов. Использование молекулярно-генетических маркеров, выявляющих генетическое разнообразие на уровне ДНК, позволяет контролировать перенос хозяйственно ценных генов от одного организма к другому, проводить генотипирование, картирование и маркирование генов. Благодаря маркер-вспомогательной селекции можно подойти к решению таких практических задач, как поддержание генетических коллекций, подбор родительских форм для скрещивания, составление родословных сортов, их паспортизация и сертификация, защита интеллектуальной собственности селекционеров. Настоящий обзор посвящен 95-летию со дня основания Всероссийского НИИ селекции и семеноводства овощных культур (ВНИИССОК, Московская обл.). Обобщены результаты работы ВНИИССОК в области биотехнологии, молекулярной генетики и их практического использования в селекции овощных культур. С помощью методов отдаленной гибридизации в институте созданы новые сорта лука (Изумрудный, Сигма, Золотые Купола, Цепариус), салата (Изумрудный, Творец, Алекс, Коралл, Малахит), физалиса (Лакомка, Десертный). Ведутся исследования по вовлечению диких видов баклажана в селекцию, а также по межвидовой гибридизации моркови. Разработана технология создания исходного материала перца, устойчивого к вирусным заболеваниям. Активно разрабатываются способы культивирования тканей и клеток in vitro. Предложена технология клонального микроразмножения, позволяющая размножать растения капусты белокочанной с мужской стерильностью в неограниченных количествах. Технология клонального микроразмножения баклажана и перца легла в основу эмбриокультуры по спасению зародышей при межвидовой гибридизации. Оптимизировано культивирование пыльников моркови, благодаря чему созданы удвоенные гаплоидные сортообразцы. Разработана отечественная технология получения удвоенных гаплоидных линий перца через культуру пыльников (микроспор). Оптимизирован базовый протокол культуры микроспор рапса и созданы удвоенные гаплоидные линии капусты китайской, брокколи и капусты белокочанной. Разработаны методы получения удвоенных гаплоидов в культуре неопыленных семяпочек моркови, лука, огурца, кабачка, тыквы, свеклы столовой. Для изучения вариабельности геномов, генотипирования сортов и линий, определения чистоты гибридного потомства у овощных культур используется ISSR-, IRAP-, AFLP- и SSR-маркирование.
Бесплатно
