Статьи журнала - Сельскохозяйственная биология
Все статьи: 1768
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
Биофортификация куриного яйца: витамины и каротиноиды
Статья обзорная
Увеличение содержания витаминов в рационе кур сопровождается постепенным нелинейным возрастанием их количества в яйце. Зависимость между содержанием витаминов в яйце и корме имеет вид кривых насыщения (В.М. Коденцова с соавт., 2005; K. Hebert с соавт., 2005; S. Leeson с соавт., 2004; А.Л. Штеле, 2004; S. Grobas с соавт., 2002). Рассматривается эффективность различных форм витаминов для обогащения корма кур (P. Mattila с соавт., 2004; P.H. Mattila с соавт., 2011), а также использование для этих целей растительных добавок (M. Hammershøj с соавт.; 2010, J.A. Moreno с соавт., 2016). Доведение содержания витаминов и каротиноидов в корме птицы до оптимального сопровождается увеличением количества витаминов и каротиноидов в яйце до максимума, что превращает их в весомый источник витаминов D, Е, группы В и каротиноидов. Одно такое яйцо может обеспечить поступление до 40-50 % от рекомендуемого суточного потребления витаминов D, В12, К, пантотеновой кислоты, 30 % - витамина Е, 20 % - фолата, 10 % - витамина А, 12 % - витамина В2, а также до 30 % от адекватного количества потребления лютеина. Добавления в рацион кур витамина D3 наиболее эффективно для повышения его содержания в желтке (P. Mattila с соавт., 2004). Если корм кур содержит витамин D только в форме 25ОНD3, то в желтке витамин D в форме холекальциферола может полностью отсутствовать (P.H. Mattilaс соавт., 2011). Оригинальный способ повышения количества витамина D в яйце - облучение кур ультрафиолетовым светом или их свободный выгул при естественном солнечном свете (A. Schutkowski с соавт., 2013; J. Kühn с соавт., 2014, 2015), что представляет собой многообещающую альтернативу, одновременно обеспечивая безопасный подход без риска передозировки этого витамина. За счет накопления лютеина в желтке куриного яйца можно существенно повысить биодоступность этого каротиноида по сравнению с растительными источниками (G.J. Handelman с соавт., 1999). Возможность обогащения яиц каротиноидами с использованием растительных источников имеет принципиальное значение при производстве органической продукции. Степень обогащения витаминами яиц в этом случае отвечает критериям для обогащенной витаминами пищевой продукции (В.М. Коденцова с соавт., 2010). Повышение количества всех витаминов (А, Е, группы В) в рационе кур приводило к одновременному увеличению их содержания в яйце (H. Zang с соавт., 2011). Биофортификация имеет несомненные преимущества по сравнению с технологическим обогащением пищевых продуктов, поскольку добавляемые в корм кур синтетические витамины в организме птицы биотрансформируются, превращаясь в натуральные. Биофортификация витаминами куриных яиц - одна из перспективных стратегий, направленных на увеличение потребления витаминов населением (M.S. Calvoa с соавт., 2013).
Бесплатно
Статья научная
Галега восточная ( Galega orientalis Lam. ) — кормовая культура с комплексом ценных свойств, включая раннее отрастание, быстрый рост, высокую продуктивность и питательную ценность. Активная симбиотическая азотфиксация позволяет снизить нормы минерального азота, вносимого в почву, и содержание в кормах нитратов, негативно влияющих на продуктивность и качество животноводческой продукции. Ингибиторы протеиназ и лектины способны отрицательно повлиять на биологическую ценность кормов, выступая в качестве антипитательных факторов. Однако распределение и активность компонентов системы протеолиза и лектинов в органах и тканях галеги восточной остаются недостаточно изученными. Мы провели биохимические исследования листьев и семян у 19 сортов и образцов галеги (в основном, восточно-европейского происхождения) с разными сроками весеннего отрастания, оценив активность нейтральных и щелочных протеиназ, ингибиторов трипсина, фитогеагглютинирующую активность (ФГА) лектинов, содержание, состав и переваримость белков. В целом показатели у сортов значительно варьировали. Установлена высокая кормовая ценность культуры. Для галеги восточной характерно высокое содержание белка и незаменимых аминокислот. У образцов выявлены представляющие интерес показатели по сочетанию аминокислот, важных для развития молодняка, и особенности электрофоретических спектров белков семян. Показано, что для культуры характерно незначительное количество антипитательных веществ — ингибиторов трипсина (ИТ) и лектинов (активность ИТ выше при позднем сроке начала вегетации, ФГА — у образов с ранним и средним сроком).
Бесплатно
Биохимические аспекты взаимоотношений грибов и растений на примере фузариоза овса
Статья научная
Выяснение механизмов формирования устойчивости растений к грибным болезням (патогенным микроорганизмам) неизменно приводит к необходимости анализа биохимических факторов устойчивости. Фузариоз зерна (ФЗ) - грибное заболевание, поражающее зерновые злаки, в том числе пшеницу, ячмень и овес. В настоящей работе нами получены новые данные о влиянии фузариоза зерна на метаболомный профиль зерновок овса, связи показателей устойчивости с биохимическими признаками (содержание белка, масла, отдельных метаболитов), достоверные отличия устойчивых и неустойчивых к ФЗ форм овса. Целью работы было выявление характера связей между биохимическими показателями устойчивости сортов овса к поражению Fusarium culmorum и F. sporotrichioides и накоплением микотоксинов, образуемых этими патогенами (соответственно дезоксиниваленол - ДОН и Т-2 токсин). Российские и зарубежные сорта, а также селекционные линии, относящиеся к пленчатым и голозерным формам овса ( Avena sativa L.) (всего 24 образца), были получены из коллекции Всероссийского института генетических ресурсов растений им...
Бесплатно
Статья научная
Сравнительное изучение взаимосвязи процессов антиоксидантной защиты (АОЗ) и иммунитета в организме сельскохозяйственной птицы различных генотипов актуально при клинико-физиологической оценке состояния здоровья и поиске сочетаний генотипов для получения новых кроссов. В настоящей работе впервые установлены различия в биохимических и молекулярно-генетических индикаторах антиоксидантной защиты и иммунитета у петушков ( Gallus gallus domesticus ) пород русская белая, кросса Ross 308 и помесей пород русская белая и корниш. Описаны корреляции между экспрессией некоторых генов ферментов АОЗ и иммунитета в слепых отростках кишечника, тканях печени и среднесуточным приростом живой массы, а также между относительной экспрессией разных генов петушков. Целью работы было изучение факторов формирования иммунитета и антиоксидантного статуса, показателей неспецифического иммунитета, экспрессии генов ферментов, участвующих в антиоксидантной защите и развитии иммунного ответа, у петушков ( Gallus gallus domesticus ) разных генотипов. Исследования проводили в условиях физиологического двора ФИЦ животноводства - ВИЖ им. академика Л.К. Эрнста в 2022 году. Образцы крови отбирали при убое в возрасте 9 нед у петушков русской белой породы (RW, n = 28), бройлеров кросса Ross 308 ( n = 9) и помесей пород русская белая и корниш (CORN × RW, n = 128). Определяли концентрацию продуктов, реагирующих с тиобарбитуровой кислотой (ТБК-АП), с использованием наборов «Агат-Мед» (Россия), активность церулоплазмина (ЦП) по методу Ревина, суммарное содержание водорастворимых антиоксидантов (СКВА) - амперометрическим методом на приборе ЦветЯуза-01-АА с амперометрическим детектором («Химавтоматика», Россия), соотношение ТБК-АП к ЦП - расчетным методом. СКВА оценивали эквивалентно галловой кислоте. Для этого из раствора галловой кислоты (100 мг/дм3) готовили рабочие растворы для градуировки с массовой концентрацией 0,2; 0,5; 1,0 и 4,0 мг/дм3. Элюентом служил раствор ортофосфорной кислоты (0,0022 моль/дм3). Остальные показатели антиоксидантного статуса - содержание глутатиона восстановленного (E-BC-K096-M), активность супероксиддисмутазы (СОД) (E-BC-K020-M), каталазы (E-BC-K031-M) и общий антиоксидантный статус (ОАС) (E-BC-K219-M) - определяли ИФА-методом с использованием микропланшетного фотометра Immunochem-2100 («High Technology, Inc.», США) и коммерческих наборов («Elabscience Biotechnology, Inc.», Китай) согласно протоколам, предложенным производителем. Показатели неспецифического иммунитета петушков RW ( n = 12), CORN ½ RW ( n = 68) и Ross 308 ( n = 9) - бактерицидную (БАСК) и лизоцимную активность (ЛАСК) определяли с использованием микробиологического анализатора Multiskan FC («ThermoFisher Scientific, Inc.», Финляндия). Анализ относительной экспрессии генов проводили при помощи ПЦР в реальном времени. Для этого у петушков RW ( n = 10), Ross 308 ( n = 9) и CORN ½ RW ( n = 11) отбирали образцы тканей слепых отростков кишечника и печени (всего 30 образцов каждой ткани). Определяли относительную экспрессию генов, отвечающих за антиоксидантную защиту (каталазы - CAT , глутатионпероксидазы - GSH-Gpx , гемоксигеназы 1 - HO-1 , супероксиддисмутазы - SOD , родственного фактора транскрипции 2 NF-E2 - Nrf2 ) и участвующих в развитии иммунного ответа (птичий бета-дефензин 9 - AvBD9 , интерлейкин 6 - IL6 , интерлейкин 8 - IL8 ). ОАС у бройлеров был ниже, чем у аналогов, что подтверждалось максимальным содержанием ТБК-АП - 4,27 против 3,04 мкмоль/л у RW (р function show_abstract() { $('#abstract1').hide(); $('#abstract2').show(); $('#abstract_expand').hide(); }
Бесплатно
Биохимические маркеры в генетических исследованиях культурных растений: применимость и ограничения
Статья обзорная
На основе данных литературы и результатов собственных исследований рассмотрены возможности использования запасных белков семян растений, аллоферментов и изоферментов в качестве биохимических генетических маркеров. Показано, что их применение имеет значительный потенциал, так как позволяет отличать один генотип от другого в сравнительно короткие сроки, к тому же биохимические маркеры, как правило, ткане- и органоспецифичны. Обсуждаются преимущества этого класса генетических маркеров перед обычными морфологическими маркерами. Так, биохимические маркеры можно использовать на значительно большем числе экспериментальных объектов, чем морфологические. Для белковых маркеров обычно характерно большее соответствие между генотипом и фенотипом, к тому же путь реализации генетических различий в фенотипические для белковых маркеров значительно короче, чем для морфологических. Кроме того, к биохимическим генетическим маркерам относят и метаболиты (сахара, углеводы, вторичные метаболиты и др.), которые идентифицируют биохимически после выделения из органов или тканей исследуемого организма и очистки. Несмотря на то, что с момента описания биохимических маркеров прошло более полувека, физико-химические подходы к их выявлению и идентификации методически почти не изменились, что накладывает определенные ограничения на использование таких маркеров в генетических исследованиях. Показано, что полиморфизм белков, выявляемый одномерным электрофорезом, может быть подвержен как качественному, так и количественному изменению из-за воздействия на растения экологического стресса, обусловленного, например, недостатком элементов питания или сменой температуры воздуха. Необходимо учитывать возможность нарушения структуры и целостности анализируемых молекул в силу разных причин, в том числе из-за несоблюдения стандартных условий экстракции белков и полипептидов при выделении и очистке, а также при электрофоретическом разделении, что может приводить к появлению неспецифических электрофоретических спектров. Поскольку во всех живых организмах существует вырожденность генетического кода и не каждая замена аминокислоты приводит к изменению заряда молекулы (как и к существенному изменению молекулярной массы белка), всего 30 % нуклеотидных замен могут вызывать белковый полиморфизм, выявляемый при электрофорезе. Только при строгом учете всех без исключения факторов, накладывающих методические, биологические и иные ограничения, и соблюдении установленных требований биохимические маркеры могут быть корректно и квалифицированно использованы в генетических исследованиях.
Бесплатно
Биохимические маркеры качества спермы жеребцов (обзор)
Статья обзорная
Семенная плазма представляет собой многокомпонентную жидкость, служащую средством доставки сперматозоидов к ооциту. Она не только транспортирует мужские гаметы, но и обеспечивает их защиту и питание во время дальнейшего движения в женских половых путях (T.R. Talluri с соавт., 2017). Сведения о воздействии компонентов семенной плазмы на половые клетки, а также поиск маркеров криоустойчивости и фертильности спермы представляет несомненный интерес для исследователей. Поскольку продолжительность жизни сперматозоидов жеребцов, их способность к капацитации и фертильность сильно различаются у разных особей, для коневодства важно исследовать факторы, влияющие на эти показатели. Цель нашего обзора - проанализировать актуальные публикации по исследованию биохимических маркеров, характеризующих качество спермы, рассмотреть методы определения активных форм кислорода и продуктов окислительного стресса в сперматозоидах и семенной плазме. Биохимическими маркерами качества спермы могут служить метаболиты семенной плазмы, активность ферментов в ней, показатели оксидативного стресса и системы антиоксидантной защиты (S. Pesch с соавт., 2006). Для обеспечения подвижности сперматозоидам необходимо большое количество АТФ. Хорошими энергетическими субстратами для этих клеток служат моносахариды и органические кислоты, такие как лактат, пируват, цитрат, сукцинат. Это обусловливает интерес к ним как к маркерам фертильности (C.R. Darr с соавт., 2016; E.B. Menezes с соавт., 2019; M.F. Lay с соавт., 2001). Еще один перспективный показатель для оценки качества спермы жеребцов - концентрация метаболитов оксида азота (II), который играет важную роль в регуляции подвижности и капацитации сперматозоидов и в процессе оплодотворения (M.B. Herrero с соавт., 2000; P.T. Goud с соавт., 2008; F. Francavilla с соавт., 2000). Среди ферментов семенной плазмы интерес представляют лактатдегидрогеназа, аланин- и аспартатаминострасферазы, гамма-глутамилтранспептидаза. Несмотря на то, что анализ спермы считается золотым стандартом для диагностики мужской фертильности, он не может обнаружить аномалии на молекулярном уровне, которые ответственны за необъяснимые случаи мужского бесплодия. В настоящее время одной из основных причин таких явлений считается оксидативный стресс. Он приводит к повреждению белков, липидов и ДНК сперматозоидов, что, в свою очередь, становится причиной плохой имплантации эмбриона и снижения частоты наступления беременности (A. Agarwal с соавт., 2003; S. Bisht с соавт., 2017; H. Sies, 2018). В настоящем обзоре рассмотрены основные продуценты свободных радикалов в сперме и система антиоксидантной защиты мужских гамет, а также описаны методы определения активных форм кислорода и конечных продуктов оксидативного стресса в сперматозоидах и семенной плазме. На основании данных литературы сделан вывод о том, что биохимические маркеры, такие как концентрация метаболитов семенной плазмы, активность ферментов в ней и показатели оксидативного стресса, обладают значительным потенциалом для характеристики качества спермы жеребцов.
Бесплатно
Статья научная
Исследовали влияние комплексного антибиотика тилоколина, антиоксиданта селедант-300 и тканевого препарата липотон-100 на метаболизм и репродуктивную функцию у вакцинированных свиноматок крупной белой породы. Установили, что иммуномодуляторы оптимизируют изученные показатели, репродуктивную функцию у свиноматок и стимулируют прирост живой массы у полученных от них поросят. Наиболее эффективым оказался антиоксидант селедант-300.
Бесплатно
Биохимические показатели крови лосей (Alces alces linnaeus, 1758) из разных половозрастных групп
Статья научная
Лось - перспективный вид для фермерского охотничьего хозяйства, отличающийся высокой скоростью роста, а также широкими возможностями хозяйственного использования для получения мяса и молока. В России и мире существуют единичные исследования биохимических показателей крови лосей (S.A. Becker с соавт., 2010; A.W. Franzmann с соавт., 1978; M.A. Keech с соавт., 1998; V. Reshetnyak с соавт., 2021; M.K. Rostal с соавт., 2012). Составление их референсного диапазона необходимо для оценки физического состояния животных, качества питания, среды обитания, воздействия стрессоров, влияния инфекционных и инвазионных заболеваний (A.A. Cunningham с соавт., 1998; P. Daszak с соавт., 1999; W.F. Frick с соавт., 2010). В настоящей работе впервые установлены биохимические показатели крови лосей из разных половозрастных групп. Цель работы - определение биохимических показателей крови у лосей разного пола и возраста, обитающих на территории Кировской области. Цельную кровь брали у животных ( n = 90), добытых в сезоны охоты 2006-2020 годов. Отбор проб проводили с октября по декабрь в научно-опытном охотничьем хозяйстве ФГБНУ Всероссийского НИИ охотничьего хозяйства и звероводства им. профессора Б.М. Житкова (Кировская обл.). Все животные были дикими и свободно передвигались, питаясь местной растительностью . Исследовали цельную кровь от следующих половозрастных групп: 20 молодых самок в возрасте 6-7 мес; 20 взрослых самок в возрасте 2,5-7 лет; 20 молодых самцов в возрасте 6-7 мес; 30 взрослых самцов в возрасте 2,5-7 лет. Все животные считались клинически здоровыми. Образцы крови брали из яремной вены, которую перерезали сразу после отстрела животного. Исследования сыворотки крови проводили на полуавтоматическом биохимическом анализаторе Biochеm SA («High Technology, Inc.», США). Анализ включал определение активности аспартатаминотрансферазы (AСT), аланинаминотрансферазы (АЛТ), щелочной фосфатазы, лактатдегидрогеназы (ЛДГ), альфа-амилазы, содержания общего белка, альбумина, общего билирубина, прямого билирубина, креатинина, мочевины, холестерина, глюкозы. В сыворотке крови взрослых лосей отмечали высокую активность АСТ (у самок и самцов соответственно 253,8±52,38 и 250,9±47,52 Ед/л) и альфа-амилазы (29,2±7,20 и 32,0±8,77 Ед/л), высокое содержание креатинина (183,9±18,59 и 182,1±23,66 ммоль/л), мочевины (6,2±0,82 и 5,9±0,87 ммоль/л). У молодых особей показатели по АСТ (161,2±28,30 и 160,0±30,92 Ед/л), альфа-амилазе (24,6±4,91 и 23,2±5,46 Ед/л), содержанию креатинина (152,8±20,32 и 149,1±23,78 ммоль/л), мочевины (2,4±0,63 и 2,6±0,98 ммоль/л) были значительно ниже, но активность АЛТ (60,8±6,42 и 58,7±6,74 Ед/л), щелочной фосфатазы (230,4±40,79 и 222,2±31,14 Ед/л), ЛДГ (805,2±185,57 и 822,9±237,13 Ед/л) и содержание глюкозы (6,3±1,01 и 6,3±1,03 ммоль/л) были выше. Взрослые животные характеризовались меньшими показателями по АЛТ (43,6±7,35 и 41,9±6,33 Ед/л), щелочной фосфатазе (69,3±12,62 и 69,9±11,31 Ед/л), ЛДГ (614,1±98,11 и 598,2±129,37 Ед/л), глюкозе (5,3±1,02 и 5,3±1,14 ммоль/л). Установлены статистически значимые (р function show_abstract() { $('#abstract1').hide(); $('#abstract2').show(); $('#abstract_expand').hide(); }
Бесплатно
Биохимические показатели крови у резервуарных хозяев при иксодовых клещевых боррелиозах
Статья научная
В настоящее время наблюдается широкое распространение природных очагов иксодовых клещевых боррелиозов (ИКБ, болезнь Лайма) в странах Европы, Азии, Австралии и Америки, а также высокая зараженность людей и животных. Исследования показали, что эта новая природноочаговая инфекция занимает ведущее место по заболеваемости и социально-экономическому ущербу. Многие патогенные микроорганизмы, включая Вorrelia burgdorferi , вызывающие заболевания у людей и животных, сохраняются в определенных природных очагах. На различных стадиях развития клещи питаются на разных животных. Размер популяции клещей главным образом зависит от количества резервуарных хозяев взрослых особей. В представленной работе впервые установлены биохимические показатели сыворотки крови у резервуарных хозяев ИКБ, имеющих диагностически значимые титры антител к В. burgdorferi, которые свидетельствует о патологическом влиянии возбудителя на организм диких животных, развитии полиорганной недостаточности и нанесении вреда их здоровью. Нашей целью было изучение природных очагов иксодовых клещевых боррелиозов и получение новых данных об эпизоотологии заболевания, включая оценку влияния паразитизма иксодовых клещей, инфицированных В. burgdorferi , на химический состав крови резервуарных хозяев - зайца-беляка и лося. В качестве материала для исследования использовали сыворотку крови от взрослых самцов зайца-беляка ( n = 11), в том числе 5 образцов, которые в непрямой реакции иммунофлуоресценции (НРИФ) имели диагностически значимые титры антител к B. burgdorferi (1:40 и 1:80), и 6 образцов, которые не имели диагностически значимых титров антител к B. burgdorferi (контроль). Также исследовали сыворотку крови от лосей ( n = 114) различных половозрастных групп (молодняк в возрасте 6-7 мес и взрослые особи), в том числе 24 образца, которые имели диагностически значимые титры антител к B. burgdorferi , и 90 образцов, отобранных от клинически здоровых животных в Кировской области, включая особей, сыворотки которых в НРИФ не имели диагностически значимых титров антител к B. burgdorferi. Животных добывали при научном отстреле в сезоны осенней охоты 2005-2020 годов. Пробы крови для лабораторных исследований брали из яремной вены сразу после отстрела животного. Обнаружение противоборрелиозных антител в сыворотке крови осуществляли в НРИФ с использованием корпускулярного антигена B. afzelii (штамм Ip-21) и люминесцирующей иммунной сыворотки, меченной флуоресцеинизотиоцианатом (ФИТЦ), против глобулинов различных видов животных (кролик, собака, бык, свинья, курица). Биохимические исследования сыворотки крови проводили на полуавтоматическом анализаторе Biochеm SA («High Technology, Inc.», США) с набором реагентов («Эко-Сервис», Россия) для определения концентрации аспартатаминотрансферазы (AСT), аланинаминотрансферазы (АЛТ), щелочной фосфатазы, лактатдегидрогеназы (ЛДГ), альфа-амилазы, общего белка, альбумина, общего билирубина, прямого билирубина, креатинина и холестерина. Выявлено, что животные, в сыворотке крови которых в НРИФ были обнаружены диагностически значимые титры антител к B. burgdorferi , имели статистически значимые (p function show_abstract() { $('#abstract1').hide(); $('#abstract2').show(); $('#abstract_expand').hide(); }
Бесплатно
Биохимические показатели крови у самцов и самок северных оленей эвенской породы
Статья научная
В условиях севера Дальнего Востока в научно-производственном опыте изучали физиологические нормы и корреляции биохимических показателей крови у взрослых северных оленей - важенок и хоров эвенской породы. Установлено, что матки статистически достоверно превосходят быков по активности амилазы, содержанию холестерина, липопротеидов и сумме β- и γ-глобулинов, но уступают по количеству общего белка. Корреляционные связи между признаками подтверждают существование различий в метаболизме самцов и самок, а также взаимозависимости между показателями азотистого, углеводного и липидного обмена в организме животных. Предлагается учитывать нормы и выявленные корреляции между проанализированными показателями при диагностике заболеваний и селекции оленей.
Бесплатно
Статья научная
Инфекционный ринит кур (гемофилез кур) - заболевание, зарегистрированное во многих странах мира. В Российской Федерации отсутствует информация о степени его распространения в птицеводческих хозяйствах, равно как и о серотиповом разнообразии возбудителя, циркулирующего в стране. В настоящей работе впервые приведены биохимические характеристики и определено антигенное родство новых изолятов Avibacterim paragallinarum , полученных от кур с респираторной патологией из ряда хозяйств, а также представлены результаты создания подраздела базы данных масс-спектров исследуемых микроорганизмов, используемых в качестве референтных при идентификации и белковом профилировании штаммов и изолятов возбудителя инфекционного ринита кур. Цель работы - определение биохимических и антигенных свойств изолятов Avibacterium paragallinarum , выявленных в Российской Федерации и Республике Беларусь, и получение специфичных для представителей вида масс-спектров с их последующим анализом и использованием для идентификации и внутривидовой дифференциации. Референтный штамм A. pa-ragallinarum № 29545 АТСС (серотип А1) был получен из коллекции штаммов микроорганизмов ФГБУ Федеральный центр охраны здоровья животных (ФГБУ ВНИИЗЖ). В исследовании использовали 13 изолятов бактерий A. paragallinarum , выделенных из патологического материала (содержимого подглазничных синусов и конъюнктивального мешка, экссудата из носовой полости, ткани легкого) от кур с респираторной патологией при обследовании птицеводческих хозяйств в 2015 году. Изоляты высевали на агар Columbia, содержащий 5 % дефибринированной крови барана, с посевом штамма Staphylococcus epidermidis в качестве баккормилки. Чистые культуры возбудителя выращивали на сывороточном агаре, содержащем 20 мкг/см3 НАДФ и 5 % сыворотки крови лошади. Бактерии культивировали 24-72 ч при 37 °С в условиях повышенного содержания углекислого газа. Двустороннее антигенное родство референтного штамма АТСС № 29545 и изолятов A. paragallinarum определяли в реакции агглютинации на стекле. Гемагглютинирующую активность оценивали в реакции торможения гемагглютинации. Гомогенность серогруппы исследуемых изолятов подтверждали методом ПЦР. Присутствие амплифицированных фрагментов ДНК размером 800 п.н. указывало на наличие генома A. paragallinarum серогруппы А, 1000-1100 п.н. - серогруппы В, 1500-1600 п.н. - серогруппы С. Идентификацию бактерий A. paragallinarum осуществляли на масс-спектрометре MALDI Autoflex III Biotyper («Bruker Daltonik GmbH», Германия). Запись, обработку и анализ полученных масс-спектров проводили в программе FlexControl 3.4 («Bruker Daltonik GmbH», Германия) в соответствии с MALDIBiotyper 2.0. UserManual, Version 2.0 SR1 (Germany, 2008). При определении биохимических свойств было установлено, что изоляты A. paragallinarum представляют собой неоднородную группу. Зависимость роста изолятов A. paragallinarum от присутствия в питательной среде сыворотки крови была абсолютной. Сахаролитическая активность изолятов различалась. Все изоляты и референтный штамм ферментировали сахарозу и глюкозу, но не трегалозу, лактозу и галактозу. Вариабельность признака наблюдали в отношении маннита и маннозы. По антигенным свойствам все исследуемые изоляты принадлежали к одной серогруппе В, что также подтвердили методом ПЦР в реальном времени. При изучении протеомических свойств штаммов изолятов A. paragallinarum были определены характерные пики m/z 4768-4770 и 5347-5349 масс-спектров, аналогичные таковым для референтного штамма A. paragallinarum ATCC № 29545. Масс-спектры белковых профилей изучаемых изолятов и штаммов включены в базу данных масс-спектрометра MALDI Autoflex III Biotyper, что позволило повысить степень достоверности видовой идентификации A. paragallinarum . На основании изученных биохимических, антигенных и протеомных характеристик три изолята депонированы в Государственную коллекцию штаммов микроорганизмов ФГБУ Федеральный центр охраны здоровья животных как A. paragallinarum штамм № 1818, A. paragallinarum штамм № 5111 и A. paragallinarum штамм № 1116.
Бесплатно
Биохимический мониторинг морозоустойчивости растений озимого рыжика
Краткое сообщение
Изучали влияние отдельных элементов технологии возделывания (норма высева и сроки посева семян) на формирование морозоустойчивости растений озимого рыжика в условиях лесостепной зоны Поволжья. Оценивали динамику содержания свободного пролина в розеточных листьях в процессе перезимовки растений и возможность использования этого показателя в качестве диагностического теста при определении влияния агроприемов на состояние зимующих растений.
Бесплатно
Биохимический состав крови первотелок под воздействием стимуляции молочной железы
Статья научная
Изучали влияние механотеплоэлектростатической стимуляции вымени в период подготовки к отелу на биохимический состав крови и молочную продуктивность первотелок айрширской породы и помесей F1 (красная степная × голштинская порода).
Бесплатно
Биохимический состав листьев у дикорастущих видов лука в Республике Башкортостан
Статья научная
Исследовали биохимический состав листьев у 9 видов дикорастущего лука на территории Республики Башкортостан: Allium flavescens Bess., A. oleraceum L., A. globosum Bieb. ex Redoute, A. hymenorhizum Ledeb., A. obliquum L., A. angulosum L., A. nutans L., A. lineare L., A. strictum Schrad. У растений определяли содержание макро- и микроэлементов, аскорбиновой кислоты, каротина, крахмала, протеина, жира и других показателей. Выявлено высокое содержание в листьях витамина С, макро- и микроэлементов и других биологически активных веществ, свидетельствующее о высокой питательной и витаминной ценности и перспективности указанных видов для возделывания в культуре.
Бесплатно
