Обзоры, проблемы. Рубрика в журнале - Сельскохозяйственная биология
Вирус деформации крыла у Apis mellifera L.: распространение, морфология, патогенность
Статья обзорная
Хотя вирусные инфекции не вошли в число самых опасных заболеваний пчел, ущерб от них может быть значительным. Большинство вирусных инфекций - бессимптомные (N.J. Dimmock с соавт., 1987; A.C.F. Hung с соавт., 1996), но в определенных условиях вирусы способны быстро реплицироваться и приводить к появлению видимых признаков заболевания, к гибели пчел (R. Singh с соавт., 2010). В пчелиных семьях одновременно могут циркулировать несколько вирусов. С вирусами острого паралича (acute bee paralysis virus - ABPV) и деформации крыла (deformed wing virus - DWV) в Европе, кашмирским вирусом (Kashmir bee virus - KBV), израильским вирусом острого паралича (Israeli acute bee paralysis virus - IABPV) и вирусом деформации крыла в США связывают коллапс пчелиных семей. В статье представлены обобщенные данные об одном из самых распространенных вирусов пчелы медоносной Apis mellifera L. - вирусе деформации крыла (ВДК, DWV) (D. Tentcheva с соавт., 2004; O. Berényi с соавт., 2006; Nielsen S.L. с соавт., 2008; Ryba с соавт., 2012). Исследования подтверждают распространенность ВДК в европейских странах. В Австрии и Франции при обследовании пасек он найден соответственно в 91 и 97 % случаев; реже встречаются вирус острого паралича (ABPV, 68 и 58 %), вирус мешотчатого расплода (SBV, 49 и 86 %), вирус черных маточников (BQCV, 30 и 86 %), вирус хронического паралича (CBРV, 10 и 28 %) (D. Tentcheva с соавт., 2004; O. Berényi с соавт., 2006). В Дании ВДК инфицированы 57 % пасек, в Чехии 31 % отобранных пчел заражены вирусом деформации крыла. Превалирование ВДК отмечено во всех исследованных регионах России (A.Е. Калашников с соавт., 2012). В Московской области обнаружены только DWV и SBV. Вирус деформации крыла найден у Apis florea и A. dorsata (X. Zhang c соавт., 2012). Свободная диссеминация вируса отмечена среди некоторых членистоногих, не относящихся к роду Apis ( Bombus terrestris, B. pascuorum, B. huntii Greene) (E. Genersch с соавт., 2005; J. Li с соавт., 2011; A.L. Levitt с соавт., 2013). ВДК - РНК-вирус с моноцистронной организацией генома, принадлежит к роду Iflavirus (семейство Iflaviridae, отряд Picornavirales ) (G. Lanzi c соавт., 2006). Подтверждена его эволюционная близость с какуго вирусом (T. Fujiyuki с соавт., 2004; A. Rortais с соавт., 2006). Идентичность нуклеотидных последовательностей генома ВДК из разных географических районов составляет 98-99 % (O. Berènyi с соавт., 2007). Структурные белки VP1-3 соответствуют структурным белкам пикорнавирусов, низкомолекулярный белок VP4 не обнаружен (G. Lanzi с соавт., 2006). Основными мишенями ВДК служат репродуктивные органы и пищеварительный тракт (Y.P. Chen с соавт., 2006; J. Fievet с соавт., 2006). Вирусную РНК также находят в крыльях, голове, грудном отделе, гемолимфе, жировом теле (J. Fievet с соавт., 2006; H.F. Boncristiani с соавт., 2009). Выявляется на всех стадиях развития пчелы (Y.P. Chen с соавт., 2005). Расплод и взрослые особи с клиническими проявлениями заболевания погибают (L. Bailey, B.V. Ball, 1991; J.R. De Miranda, E. Genersh, 2010). Наиболее чувствительны рабочие пчелы. Зараженные пчелиные семьи ослаблены, характеризуются пониженной численностью и подвержены внезапному коллапсу (G. Lanzi с соавт., 2006; R.M. Johnson с соавт., 2009). Пик заболеваемости отмечают осенью. Кроме векторной передачи, возможна горизонтальная пероральная и вертикальная трансовариальная трансмиссия вируса (C. Yue с соавт., 2005; C. Yue с соавт., 2007). ВДК может вызывать латентную форму инфекции без видимых симптомов заболевания с длительным сохранением возбудителя в организме хозяина и вертикальной вирусной трансмиссией или субклиническую, менее продолжительную форму с высоким уровнем вирусной репликации и более патогенной горизонтальной трансмиссией. Для клинической вспышки инфекции и последующего коллапса пчелиной семьи необходим пусковой механизм, такой как иммуносупрессия, обусловленная клещами Varroa destructor, или наличие V. destructor как биологического переносчика. Пасеки, пораженные V. destructor, часто заражены вирусом деформации крыла.
Бесплатно
Вирусы злаковых культур и их переносчики на юге российского Дальнего Востока (обзор)
Статья обзорная
В обзоре представлены данные по современному таксономическому статусу и экологии 10 вирусов, поражающих злаковые ( Poaceae ) на территории южной части российского Дальнего Востока. Barley stripe mosaic virus (BSMV, вирус штриховатой мозаики ячменя) ( Virgaviridae , Hordeivirus ) наиболее распространен и поражает около трети посевов (за исключением овса, который заражен BSMV незначительно). Хлоротичная полосатость кукурузы, которая встречается в Приморье, тоже этиологически связана с BSMV. В отличие от европейской части России, на юге российского Дальнего Востока Brome mosaic virus (BMV, вирус мозаики костреца безостого) ( Bromoviridae , Bromovirus ) представлен среди культурных злаков незначительно, поскольку здесь отсутствуют его массовые переносчики из многолетних растений-резерваторов. На юге российского Дальнего Востока Poa semilatent virus (PSLV, полулатентный вирус мятлика) ( Virgaviridae , Hordeivirus ) был изолирован из пшеницы ( Triticum spp.), болотного ( Poa palustris ) и лугового ( P. pratensis ) мятлика. Переносчики для этого вируса до сих пор не установлены. Эпицентр штаммового разнообразия Northern cereal mosaic virus (NCMV, вирус северной мозаики злаков) ( Mononegavirales : Rhabdoviridae , Cytorhabdovirus ) на юге российского Дальнего Востока находится в Амурской области, в Приморском и Хабаровском краях этот вирус встречается гораздо реже. Латентно инфицированные многолетние дикие злаки служат природным резервуаром NCMV, который эффективно распространяется темной цикадкой ( Laodelphax striatella ). В организме цикадок NCMV способен реплицироваться, он также сохраняется в личинках при перезимовке. Russian oat mosaic virus (ROMV, вирус русской мозаики овса) ( Bunyavirales : Phenuiviridae , Tenuivirus ) поражает широкий круг злаковых растений и известен под несколькими синонимичными названиями. Нельзя исключать, что по крайней мере некоторые варианты этого вируса представляют собой смесь с фитоплазмами. В Приморском крае этот вирус в большинстве случаев встречается совместно с NCMV и тоже переносится темной цикадкой. Основные переносчики Rice stripe virus (RSV, вирус штриховатости риса) ( Phenuiviridae , Tenuivirus ) на юге российского Дальнего Востока - темная и бурая рисовая ( Nilaparvata lugens ) цикадки, а также рисовая пьявица ( Oulema oryzae ). Рисовая пьявица является механическим переносчиком Rice spotted mosaic virus (RSMV, вирус крапчатой мозаики риса). Дальневосточные виды тлей ( Hemiptera : Aphidoidea ) переносят Maize dwarf mosaic virus (MDMV, вирус карликовой мозаики кукурузы) ( Potyviridae , Potyvirus ) и Barley yellow dwarf virus (BYDV, вирус желтой карликовости ячменя) ( Luteoviridae , Luteovirus ). На рисовых полях Приморья выявлено 44 вида тлей, среди которых доминируют сорговая ( Rho-palosiphum maidis ), черемуховая ( Rh. padi ), большая злаковая ( Sitobion avenae ) и обыкновенная злаковая ( Schizaphis graminum ) тли. В дальневосточных агроценозах обнаружены крупные очаги заболеваний, вызываемых Wheat streak mosaic virus (WSMV, вирус полосатой мозаики пшеницы) ( Potyviridae , Tritimovirus ), который может передаваться галловыми четырехногими клещами ( Trom-bidiformes : Eriophyoidea ). Паутинные клещи ( Trombidiformes : Tetranychidae ) предположительно выступают переносчиками BYDV, NCMV, MDMV и WSMV. Основу представленного обзора составляют данные многолетнего (с 1962 года) регулярного мониторинга вирусов злаковых культур, осуществляемого лабораторией вирусологии ФНЦ биоразнообразия наземной биоты Восточной Азии ДВО РАН (г. Владивосток). Вирусные штаммы, изолированные в результате этого мониторинга, хранятся в Российской коллекции вирусов Восточной Азии (ФНЦ биоразнообразия наземной биоты Восточной Азии ДВО РАН).
Бесплатно
Выживаемость эмбрионов и повышение темпов генетического прогресса в молочных стадах (обзор)
Статья обзорная
Непрерывность генетического прогресса и применение передовых технологий при разведении высокопродуктивного скота - отличительные черты современного молочного скотоводства (G.R. Wiggans с соавт., 2017; B.V. Sanches с соавт., 2019). На примере коров голштинской породы североамериканской селекции показано, что за 50-летний период (1963-2013 годы), в течение которого надои молока удвоились (с 6619 кг до 12662 кг), генетические изменения составили более 56,0 % (A. Garcia-Ruiz с соавт., 2016). Генетические усовершенствования, направленные на повышение молочной продуктивности, повлекли за собой снижение репродуктивной способности и нарушение здоровья у коров (J. Kropp с соавт., 2014; L. Hyun-Joo с соавт., 2015, B. Fessenden с соавт., 2020), что до сих пор остается глобальной проблемой (E.S. Ribeiro с соавт., 2012; K.J. Perkel с соавт., 2015). В 30-50 % случаев высокоудойные коровы подвержены маститам, метритам, хромоте и другим заболеваниям (I. Cruz с соавт., 2021), а при оплодотворении 90-95 % средний показатель отела составляет около 40-50 % (M.G. Diskin с соавт., 1980; P. Humblot с соавт., 2001). Эмбриональный период у коров продолжается до 42-45-х сут стельности (J. Peippo с соавт., 2011) и характеризуется высокой (до 40 %) эмбриональной смертностью (D.C. Wathes, 1992; K.J. Perkel с соавт., 2015; P. Rani с соавт., 2018), полифакторная этиология которой до сих пор не изучена. Потери генетического потенциала (нерожденные быки-производители, ремонтные телки, матери быков-производителей, доноры эмбрионов) приводят к замедлению селекционного процесса в молочных стадах (M. Ptaszynska, 2009). Настоящий обзор отражает современные данные о генетической предрасположенности эмбриона к выживанию как одному из важных факторов, детерминирующих наступление и развитие стельности у молочных коров. Приведены данные о выживаемости бластоцист в стрессовых условиях их получения in vivo или in vitro, после криоконсервации и оттаивания (J.L.M. Vasconcelos с соавт., 2011; C. Galli, 2017; H. Erdem с соавт., 2020) и бисекции (микрохирургическое деление эмбриона пополам с получением двух деми-эмбрионов) (Y. Hashiyada, 2017). Данные о способности эмбрионов к выживанию с генетической точки зрения становятся все более объективными по мере обнаружения генов-кандидатов, связанных с высокой компетентностью эмбриона к развитию (M.C. Summers и J.D. Biggers, 2003; A. El-Sayed с соавт., 2006). Молекулярно-генетические технологии позволяют исследовать весь набор генов, которые обеспечивают устойчивое развитие бластоцисты (A.M. Zolini с соавт., 2020), а также эпигенетические изменения паттернов экспрессии генов в разные моменты времени до и после имплантации эмбриона (A. Gad с соавт., 2012; P. Humblot, 2018). Это открывает перспективы для разработки методов маркер-ориентированной диагностики нарушений эмбрионального развития, а также методов регуляции экспрессии эмбриональных генов, что внесет вклад в повышение стельности у генетически ценных коров и приведет к увеличению темпов генетического прогресса в популяциях молочного скота.
Бесплатно
Гаплотипы фертильности голштинского скота
Статья обзорная
Голштинскую породу крупного рогатого скота разводят по крайней мере в 161 стране, на долю животных голштинской и голштинизированной черно-пестрой пород в общем поголовье молочного скота в России приходится более 65 %. Однако на фоне постоянного увеличения молочной продуктивности у коров голштинской породы наблюдается снижение репродуктивной способности (A. Barbat с соавт., 2010). В настоящее время такое снижение связывают с генетическими факторами. Поступательный рост гомозиготности в культурных породах крупного рогатого скота (КРС) обусловливает возрастание негативного влияния LoF-мутаций (loss-of-function) на фертильность коров. Диагностика LoF-мутаций, ассоциированных с летальными наследственными заболеваниями, становится одним из ключевых элементов в системе генетического мониторинга популяций сельскохозяйственных животных (Ю.А. Столповский, 2010; Н.С. Марзанов с соавт., 2012). Существенный прогресс в идентификации LoF-мутаций, ассоциированных с фертильностью, был достигнут с разработкой нового подхода, названного картированием гомозиготности (C. Charlier с соавт., 2008). Он основан на генотипировании десятков тысяч SNP (single nucleotide polymorphism) с помощью чипов средней и высокой плотности и последующей идентификации регионов с потерей гомозиготности, то есть характеризующихся отсутствием одного из гомозиготных генотипов. Этот подход позволяет выявлять области хромосом, которые служат регионами-кандидатами для локализации гаплотипов фертильности, ассоциированных с эмбриональной и ранней постэмбриональной смертностью. В течение последних нескольких лет гаплотипы фертильности были идентифицированы практически во всех основных породах молочного скота: голштинской (P.M. VanRaden с соавт., 2011; S. Fritz с соавт., 2013; T.A. Cooper с соавт., 2013), джерсейской (P.M. VanRaden с соавт., 2011; T.S. Sonstegard с соавт., 2013), бурой швицкой (P.M. VanRaden с соавт., 2011; T.A. Cooper с соавт., 2013; M. McClure с соавт., 2013), монбельярдской (S. Fritz с соавт., 2013), айрширской (T.A. Cooper с соавт., 2013), симментальской (H. Pausch с соавт., 2015), у красного нордического скота (N.K. Kadri с соавт., 2014). В представленном обзоре обобщены результаты идентификации LoF-мутаций, приводящих к нарушениям воспроизводства, в геноме голштинского скота. В настоящее время в голштинской породе регистрируется 10 гаплотипов фертильности (HCD, HH0, HH1, HH2, HH3, HH4, HH5, HHB, HHC, HHD), оказывающих влияние на степень стельности и(или) ассоциированных с эмбриональной и ранней постэмбриональной смертностью на различных стадиях (J.B. Cole с соавт., 2016). Рассматриваются возможные причины распространения гаплотипов фертильности в популяциях крупного рогатого скота: интенсивное использование в искусственном осеменении быков - скрытых носителей, значительный период времени от возникновения до идентификации мутаций (18-59 лет), возможная связь гаплотипов фертильности с показателями молочной продуктивности. Дана характеристика хромосомной локализации гаплотипов фертильности, показано их влияние на степень стельности, приводятся частоты встречаемости в североамериканской популяции голштинов, описаны стадии стельности и возраст телят, на которые приходится гибель плодов и телят - носителей гаплотипов фертильности. Представлена информация о быках-производи-телях, ставших родоначальниками гаплотипов фертильности. Дана характеристика генов и соответствующих LoF-мутаций, ассоциированных с гаплотипами фертильности. Показано, что отцы более 5 % быков-производителей, используемых в Российской Федерации, - скрытые носители гаплотипов фертильности. Это обусловливает актуальность скрининга российской популяции голштинского и голштинизированного скота с целью выявления скрытых носителей. Отмечается важная роль ДНК-диагностики в контроле и элиминации гаплотипов фертильности и ассоциированных с ними генетических дефектов в российской популяции племенного скота. Так, в первые 1-2 года генетического мониторинга среди быков-производителей диагностировалось боле
Бесплатно
Генетические маркеры в козоводстве (обзор)
Статья обзорная
По данным международной продовольственной организации (ФАО), биоразнообразие коз представлено 635 породами, которых разводят в 170 странах (https://www.fao.org/dad-is). Высокая адаптивность к различным климатическим условиям и уникальность получаемой продукции определили широкое географическое распространение и существенный рост мирового поголовья этих животных в последние десятилетия (И.Н. Скидан с соавт., 2015; А.И. Ерохин с соавт., 2020). Микросателлитные маркеры ДНК (microsatellites, STR, short tandem repeats) используются для изучения генетической дифференциации пород и популяций коз (C. Wei с соавт., 2014; G. Mekuriaw с соавт., 2016). Установлены незначительные генетические расстояния (FST 0,033-0,069) между породами, разводимыми в Европе, что может служить подтверждением частого обмена генетическим материалом между ними. Для пород Восточной и Юго-Восточной Азии выявлена более существенная генетическая дифференциация (FST 0,134-0,183), которая предположительно обусловлена эколого-географическими особенностями ареалов животных, в частности их удаленностью друг от друга (K. Nomura с соавт., 2012; G. Wang с соавт., 2017; P. Azhar с соавт., 2018). В молочном козоводстве наибольший интерес представляет полиморфизм SNP (single nucleotide polymorphism) в генах казеина ( CSN1S1 , CSN1S2 , CSN2 ) и b-лактоглобулина ( BLG ) (N. Silanikove с соавт., 2010; Ворожко И.В. с соавт., 2016) . Для CSN1S1 описано 18 аллельных вариантов, для CSN2 - 8, для CSN3 - 16 (S. Ollier с соавт., 2008; T.G. Devold с соавт., 2010). Установлено, что генотип CSN1S1AA ассоциирован с большим количеством белка в молоке и меньшим содержанием липидов и среднецепочечных жирных кислот (Y. Chilliard с соавт., 2006; D. Marletta с соавт., 2007). Козы с генотипом BLGАВ характеризовались более продолжительным периодом лактации, большим количеством молока, жира и белка (А.С. Шувариков с соавт., 2019). Секвенирование генома козы в рамках проекта AdaptMap и последующая разработка чипа 52К SNP BeadChipGoat позволили расширить область поиска участков генома, вовлеченных в селекционный процесс (G. Tosser-Klopp с соавт., 2014; A. Stella с соавт., 2018). Получены данные о связи генов некоторых транскрипционных факторов ( RARA , STAT ), цитокинов ( PTX3 , IL6 , IL8 ), ферментов ( DGAT1 ) с показателями молочной продуктивности (P. Martin с соавт., 2018; D. Ilie с соавт., 2018). Продемонстрирована связь генов репептора-1 меланокортина ( MC1R ), его антагониста - сигнального белка агути ( ASIP ) и рецептора цитокинов KIT ( KIT ) с окрасом шерстных волокон; генов фактора роста фибробластов 5 ( FGF5 ), фактора активируемого гипоксией 1 ( EPAS1 ) и регулирующего энергетический обмен фермента NOXA1 ( NOXA1 ) - с шерстной продуктивностью коз и их адаптацией к высоте местности (X. Wang с соавт., 2016; S. Song с соавт., 2016; J. Guo с соавт., 2018). Таким образом, оценка генетических взаимоотношений между породами, поиск маркеров генов, ассоциированных с хозяйственно ценными признаками, перспективны для использования в селекционных программах и дальнейшего развития козоводства (L.F. Brito с соавт., 2016; S. Desire, 2016; A. Molina с соавт., 2018; Т.Е. Денискова с соавт., 2020). Однако, несмотря на определенные достижения, гены и их молекулярные маркеры, связанные с экономически важными признаками у коз, такими как особенности размножения, пуховая, шерстная и молочная продуктивность, а также определяющие устойчивость к болезням, остаются в значительной степени неизвестными.
Бесплатно
Статья обзорная
Тестирование по генам, ассоциированным с количественными и качественными показателями говядины от специализированных пород мясного скота - кальпастин-кальпаинового каскада ( САРN, САSТ ), миостатина ( MSTN ), ростового дифференцирующего фактора ( GDF5 ), тиреоглобулина ( ТG5 ), лептина ( LEP ), гена белка, связывающего жирные кислоты ( FABP4 ), - включено в селекционные программы в странах Америки, Европы и в Австралии (A.V. Een-ennaam, 2006; Y.F. Liu с соавт., 2010; U. Singha с соавт., 2014; A. Ciepłoch с соавт., 2017). С современным ростом производства баранины, который отмечается во всем мире, связано увеличение доли специализированных мясных пород и возрастающие требования к мясной продуктивности для мясошерстных и шерстных овец (А.М. Холманов с соавт., 2015; М.И. Селионова, 2015). Выявляются ассоциированные с такими показателями гены-кандидаты для их применения в селекции (D.W. Pethick с соавт., 2014). В представленном обзоре обобщены результаты работ по изучению биологической активности, генетической структуры и влиянию гена миостатина на показатели мясной продуктивности овец...
Бесплатно
Статья обзорная
В современной биологической науке изучение и сохранение биоразнообразия рассматривается как одна из важных и актуальных задач (L.F. Groeneveld с соавт., 2010). В ХХ столетии во всем мире в животноводстве использовалось ограниченное число пород, что привело к существенному снижению численности локальных пород, которые до недавнего времени активно вовлекались в сельскохозяйственное производство (B. Rischkowsky с соавт., 2007). Настоящий обзор описывает современное состояние знаний о генофонде крупного рогатого скота (КРС), при этом особое внимание уделено российским генетическим ресурсам. Дано краткое описание эволюции методов, применяемых при изучении генетического разнообразия. Обобщены результаты исследований аллелофонда пород крупного рогатого скота на основе анализа полиморфизма митохондриальной ДНК и микросателлитов (M.-H. Li с соавт., 2009; J. Kantanen с соавт., 2009; P.V. Gorelov с соавт., 2011; T.Yu. Kiseleva с соавт., 2014; A.A. Traspov с соавт., 2011; R. Sharma 2015)...
Бесплатно
Генетическое картирование симбиотических генов у гороха посевного (Pisum sativum L.)
Статья обзорная
Статья обобщает современные данные по методам, результатам и проблемам генетического картирования генов гороха посевного ( Pisum sativum L.), участвующих в развитии и регуляции арбускулярно-микоризного и бобово-ризобиального симбиозов. С помощью мутационного анализа у модельных и сельскохозяйственно ценных бобовых выявлено множество регуляторных симбиотических генов ( Sym -генов), в частности у гороха - более 40 Sym -генов. Некоторые из них клонированы и секвенированы, для различных видов бобовых показано структурное и функциональное сходство ортологичных Sym -генов. Их функции разнообразны и включают контроль рецепции сигнальных молекул микросимбионта, активации сигнального каскада, общего для бобово-ризобиального и арбускулярно-микоризного симбиозов, и последующих транскрипционных изменений в коре корня. Для идентификации последовательностей генов гороха, затронутых мутациями, применяют подход, основанный на сравнительном генетическом картировании и поиске генов-кандидатов в геноме близкородственного бобового растения люцерны слабоусеченной ( Medicago truncatula Gaertn.). На сайте http://www.phytozome.net (D.M. Goodstein с соавт., 2012) представлено текущее состояние работы по секвенированию генома люцерны в формате современного геномного браузера, что облегчает поиск гомологичных генов и анализ последовательностей генов-кандидатов. Высокое сходство геномов гороха и люцерны позволяет создавать геноспецифичные молекулярные маркеры на основе последовательностей генов люцерны, сопоставлять полученные генетические карты гороха с геномом люцерны и (в случае нахождения мутаций со сходным фенотипическим проявлением) клонировать гены гороха. На настоящий момент большинство известных Sym -генов гороха картированы в геноме, что позволило идентифицировать у гороха последовательности 14 симбиотических генов. В частности, авторам настоящего обзора удалось секвенировать гены гороха Sym35 (гомолог NIN лядвенца японского Lotus japonicus (Regel.) K. Larsen) (A.Y. Borisov с соавт., 2003), Sym37 (гомолог NFR1 лядвенца) (V.A. Zhukov с соавт., 2008), Sym33 (гомолог IPD3 люцерны слабоусеченной) (E. Ovchinnikova с соавт., 2011), Cochleata (гомолог NOOT люцерны слабоусеченной) (J.M. Couzigou с соавт., 2012). В последние годы, с развитием современных технологий секвенирования следующего поколения (Next Generation Sequencing - NGS) и массового генотипирования, прослеживается лавинообразное накопление данных по картированию геноспецифичных маркеров у гороха. Насыщение генетической карты маркерами, несомненно, упростит работу по картированию симбиотических генов и выявлению их последовательностей, что поможет расширить понимание того, как функционирует система генов гороха, контролирующих взаимодействие с полезными почвенными микроорганизмами.
Бесплатно
Генные и геномные подписи доместикации
Статья обзорная
Доместикация рассматривается как модель микроэволюции, обсуждаются проблемы и признаки доместикации у видов животных, отличающие их от близкородственных диких видов. Описываются разные уровни (геномный, генный, белковый, метаболомный, ключевые гены формирования хозяйственно ценных признаков), на которых проявляется влияние доместикация. Отмечается, что основное отличие доместицированных видов от близкородственных диких заключается в относительно повышенной изменчивости на фенотипическом (большое количество и разнообразие пород, широкие ареалы), популяционно-генетическом уровне и в функциональных группах генов. Накопленные данные позволяют предположить наличие «субгенома», повышенная изменчивость которого служит источником генетической гетерогенности доместицированных животных, необходимой для эффективного отбора по хозяйственно ценным признакам и адаптивному потенциалу. Анализ различий по SNP и CNV маркерам свидетельствует о том, что в геномных областях, где расположены маркеры, дифференцирующие эти виды, преимущественно локализованы гены, продукты которых связаны с развитием нервной и иммунной систем, а также с характеристиками продуктивности сельскохозяйственных животных...
Бесплатно
Гены-кандидаты, перспективные для маркерной селекции объектов аквакультуры (обзор)
Статья обзорная
Современная аквакультура относится к стремительно развивающимся отраслям мирового производства, дает полноценную пищевую продукцию, которая служит источником животного белка и содержит незаменимые аминокислоты, жиры, витамины, минеральные вещества и ферменты. Это направление важно для решения проблемы продовольственной безопасности. В России товарное рыбоводство по объему пока что существенно уступает промышленному. Перспективный подход в научном сопровождении товарной аквакультуры - поиск полиморфных локусов в генах-кандидатах и выявление достоверных ассоциаций между различными генотипами и показателями продуктивности для последующей маркерной селекции (marker-assisted selection, MAS) объектов товарной аквакультуры. Целью представленного обзора стало обобщение и анализ публикаций, касающихся однонуклеотидных замен (single nucleotide polymorphism, SNP) в генах, влияющих на размер и показатели массы у рыб. Масса тела относится к экономически важным признакам, по которым ведется отбор в рыбоводческих хозяйствах. Она зависит от роста скелетных мышц, поэтому гены, влияющие на рост и развитие мышечной ткани, рассматриваются в качестве потенциальных генов-кандидатов. К наиболее важным из них относятся гены миостатина ( MSTN ), инсулиноподобных факторов роста I и II ( IGF-I, IGF - II ), гормона роста ( GH ) и рецептора гормона роста ( GHR ) (X.Y. Dai с соавт., 2015; D.L. Li с соавт., 2014). При оценке влияния генов-кандидатов на определенный признак сначала исследуются полиморфизмы в этих генах, а затем проводится статистическая оценка взаимосвязи между специфическими аллелями/генотипами и фенотипической экспрессией интересующего признака. Если обнаружены достоверные ассоциации, это считается доказательством того, что ген либо непосредственно участвует в генетическом контроле признака, либо функциональный полиморфизм расположен достаточно близко к маркеру и два локуса находятся в неравновесном сцеплении (M. Lynch и B. Walsh, 1997; D.L. Yowe и R.J. Epping, 1995). Миостатин играет важную роль в ингибировании роста и развития мышц. У большинства млекопитающих потеря или инактивация миостатина ( MSTN -/-) обусловливает увеличение размера и числа миоволокон, что приводит к наращиванию мышечной массы (A. Clop с соавт., 2006; L. Grobet с соавт., 1997; D.S. Mosher с соавт., 2007; S. Rao с соавт., 2016). Гены инсулиноподобных факторов роста I и II кодируют соответствующие полипептидные гормоны, которые имеют молекулярную структуру, сходную с проинсулином, и играют важную роль в регуляции процессов роста, развития и дифференцировки клеток и тканей у позвоночных (J.I. Jones с соавт., 1995; M. Codina с соавт., 2008). Инсулиноподобные факторы роста I и II - важнейшие эндокринные посредники действия соматотропного гормона, они синтезируются в печени и скелетных мышцах, а также в других тканях (W.J. Tao и E.G. Boulding, 2003; K.M. Reindl с соавт., 2011). Гормон роста, или соматотропин, - это полипептидный гормон, который синтезируется в соматотропных клетках гипофиза и играет важную роль в регуляции соматического роста рыб (J.I. Johnsson и B.T. Björnsson, 1994; B. Cavari с соавт., 1993). Рецептор гормона роста представляет собой трансмембранный белок, который принадлежит к суперсемейству цитокиновых рецепторов класса 1 и служит важнейшим регулятором роста и метаболизма (T. Zhu с соавт., 2001). GHR как рецептор опосредует биологическое действие гормона роста на клетки-мишени благодаря передаче стимулирующего сигнала через клеточную мембрану с последующей индукцией транскрипции многих генов, включая IGF-I (Y. Kobayashi с соавт., 1999). SNPs в генах MSTN, IGF-I, IGF-II, GH, RGH могут влиять на размеры и показатели массы у разных видов рыб и использоваться как вспомогательный инструмент в программах разведения (D. Gencheva и S. Stoyanova, 2018; C. De-Santis и D.R. Jerry, 2007; Y. Sun с соавт., 2012). Рассмотренные в обзоре функциональные характеристики и ассоциации показателей роста и развития с генетическими полиморфизмами в генах миостатина, инсулиноподобных факторов роста I и II, гормона роста и рецептора гормона роста позволяют рекомендовать их в качестве наиболее перспективных генов-кандидатов для поиска полиморфных локусов с последующей статистической оценкой связей генотип-признак. Результаты достоверных ассоциаций могут использоваться в маркерной селекции ремонтно-маточных стад для повышения эффективности товарной аквакультуры.
Бесплатно
Статья обзорная
Авторы считают, что объяснение накопленных данных об обменных процессах у высокопродуктивных жвачных животных, которое пока что остается в рамках существующей физиолого-биохимической парадигмы, требует углубленной интерпретации на принципиально новой экспериментальной и концептуальной основе, предполагающей анализ комплексных взаимосвязей совокупности объектов и их функций, которые ранее не рассматривались. Во-первых, под иным углом зрения надлежит подходить к биохимизму внутриклеточной компартментализации, учитывая строгую взаимную комплементарность функционирования митохондриального цикла Кребса и цитоплазматических процессов гликолиза и глюконеогенеза с пероксисомальным глиоксилатным циклом. Принципиальную возможность функционирования цикла двууглеродных кислот (глиоксилатного цикла) у высокопродуктивных жвачных авторы впервые постулировали, получив экспериментальные данные о проявлении каталитической активности его ключевых ферментов - изоцитратлиазы (КФ 4.1.3.1) и малатсинтазы (КФ 4.1.3.2) (В.П. Галочкина с соавт., 2012). Наличие этих ферментов позволяет синтезировать дефицитную глюкозу из уксусной кислоты, поступающей в больших количествах из содержимого рубца. Жвачные считаются физиологически гипогликемичными животными. Филогенетически сложилось, что их основной корм - грубая растительная пища, увеличивающая долю ацетата в содержимом рубца. Легкогидролизуемые углеводы в содержимом рубца снижают процент ацетата и повышают долю пропионата и бутирата, что результируется в понижении рН (M. Oba с соавт., 2015). При перманентном дефиците глюкозы повышается соотношение соматотропина и инсулина, что свидетельствует об активизации метаболически неэффективного процесса глюконеогенеза. Одновременно в крови возрастает концентрация неэтерифицированных жирных кислот, указывающая на рост липолиза в жировых депо. Отмечается низкое отношение количества инсулина и глюкагона при увеличении концентрации мочевины. Снижается жирность молока (F. Piccioli-Cappelli с соавт., 2014). Пероксисомы частично способны осуществлять β-окисление жирных кислот до 13-го углеродного атома, что снимает напряженность с цикла Кребса и потенцирует изменения его метаболической направленности. Авторы рассматривают глиоксилатный цикл в организме животного как возможность форсифицировать обмен веществ и продуктивность. Путь окисления двууглеродных кислот энергетически более экономичен и эффективен, чем окисление в цикле трикарбоновых кислот, поскольку глиоксилатный цикл представляет собой укороченный цикл трикарбоновых кислот, способный функционировать, исключая лимитирующие реакции с участием изоцитратдегидрогеназы и α-кетоглутаратдегидрогеназы (В.П. Галочкина с соавт., 2011). Во-вторых, обязательному рассмотрению подлежат новые гипотетические положения о ведущей роли в регуляции обмена веществ многофакторных взаимосвязей между моно- и мультимолекулярными констелляциями (как временно образующимися, так и постоянно действующими) моно- и полимерных биологически активных веществ, гормонов и ферментов. В эту обширную специфическую группу входят инсулин, пероксисомальный цистеамин, глиоксилевая кислота, кислород, гидропероксид и оксидазы D-аминокислот. Излагаемые в статье теоретические положения прошли первичную валидацию в модельных экспериментах на интенсивно откармливаемых бычках с применением агониста β-адренэргических рецепторов кленбутерола.
Бесплатно
Глубокая переработка вторичных продуктов птицеводства для разных направлений использования
Статья научная
Конкурентоспособность технологий мясоперерабатывающего производства связана с организацией глубокой переработки белоксодержащего сырья. В тушах животных и птицы на соединительные ткани приходится 16 %, что составляет значительный сырьевой ресурс. У птицы в качестве вторичного коллагенсодержащего сырья исследовали кожу (J. Stachowiac с соавт., 2004), шеи и мясокостные остатки после механической обвалки тушек (М.И. Кременевская с соавт., 2016; P.F. De Almeida с соавт., 2013), трахеи кур, уток и страусов (T. Jaroenviriyapap с соавт., 2009). Для переработки и выделения коллагена из такого сырья используют кратковременный высокотемпературный гидролиз, гидролиз кислотами (K.A. Munasinghe с соавт., 2014), ферментами - папаином и пепсином (P. Hashim с соавт., 2014), алкалазой и трипсином (Z. Khiari с соавт., 2014), микробными культурами (А.Ю. Полетаев с соавт., 2011; О.В. Зинина с соавт., 2013). Глубокая переработка вторичного коллагенсодержащего сырья в мясной промышленности позволит снизить существующий дефицит пищевого и кормового белка, расширить ассортимент и увеличить объемы выпуска высококачественных мясных продуктов и легкоусвояемых кормов с низкой себестоимостью, улучшить экологическую ситуацию. Для фармакологии представляют интерес короткие пептиды, регуляторная функция которых известна давно и используется в медицине (А.Д. Неклюдов с соавт., 2007). Их тоже можно выделять при глубокой переработке туш животных и птицы. Значение коллагена в пищевом рационе также связывают с обеспечением иминокислотами, имеющими в молекуле группу -NH (пролин, оксипролин) и необходимыми для формирования тканей (S. Busche, 2011). Различные методы переработки коллагенсодержащего сырья позволяют получать белковые продукты с заданными свойствами для использования в пищевой, кормовой и других отраслях промышленности.
Бесплатно
Статья обзорная
В последние десятилетия в кормлении животных и кормопроизводстве во всем мире все более острой становится проблема дефицита кормового протеина. Она особенно актуальна для регионов, где не возделывается соя (которая считается идеальным источником протеина для всех видов кормов), в том числе для России с ее невысоким объемом внутреннего производства сои. Для решения этой проблемы, снижения себестоимости кормов и импортозависимости по кормовому протеину все шире используются местные ресурсы, в частности масличные культуры семейства Brassicaceae рапс ( Brassica napus L.) и рыжик ( Camelina sativa L.), которые неприхотливы к условиям возделывания. Их жмыхи и шроты богаты протеином, но при этом содержат антипитательные факторы, в том числе гликозиды - глюкозинолаты (ГЛ). Это защитные вещества растений - вторичные метаболиты, представляющие собой обширный класс О-сульфатов алкил-альдоксимов, у которых к гидроксиминовому углеродному атому в цис-положении к сульфатной группе присоединен остаток β-D-тиоглюкопиранозида. Сейчас их идентифицировано уже более 120 (B.A. Halkier и J. Gershenzon, 2006). Однако если токсические и антипитательные эффекты ГЛ рапса и методы их нейтрализации изучены довольно хорошо, то по рыжику такие исследования только начинаются, поскольку эту культуру стали массово возделывать относительно недавно. При работе с рыжиком зачастую приходится ориентироваться на данные исследований на рапсе. Настоящий обзор посвящен анализу свойств ГЛ, их неблагоприятного воздействия на сельскохозяйственную птицу и методам его нейтрализации. Сами по себе ГЛ не токсичны, и их участие в защитном ответе растений на повреждения связан с эндогенными ферментами β-тиоглюкозидазами (мирозиназами), которые в норме локализуются в разных органах и тканях, но при повреждении вступают во взаимодействие. Это приводит к гидролизу ГЛ с отщеплением глюкозы и последующей трансформацией аглюконового остатка в различные потенциально токсичные продукты: изотиоцианаты, тиоцианаты, оксазолидинтионы, нитрилы и эпитионитрилы (D.J. Kliebenstein с соавт., 2005). Аналогичные процессы могут осуществляться микрофлорой пищеварительного тракта птицы. Главным токсическим эффектом этих продуктов считается гойтрогенность - нарушение синтеза и выброса в кровоток щитовидной железой тиреоидных гормонов, которое при более тяжелых формах интоксикации приводит к гипертрофии железы и образованию зоба. В субтоксических дозах такие метаболиты могут ухудшать рост молодняка, а у несушек - снижать яйценоскость и вызывать «рыбный» запах яиц. По рапсу с 1960-х годов в результате селекция на снижение содержания ГЛ создано значительное число низкогликозидных сортов. По рыжику такие работы начаты недавно, и о получении его низкогликозидных сортов пока не сообщалось. Для уменьшения содержания ГЛ в продуктах переработки рапса и рыжика (шротах и жмыхах) можно использовать разные методы, в частности термообработку (при ~ 100 °С), замачивание в воде, воздействие водными растворами щелочей или сульфата меди, твердофазную микробную ферментацию, микронизацию, экструзию (M.K. Tripathi и A.S. Mishra, 2007). Максимальным допустимым количеством глюкозинолатов в рационах птицы принято считать 5-6 ммоль/кг, что соответствует 5-10 % продуктов из рыжика, 10 % продуктов из немодифицированного рапса и 15-20 % продуктов из рапса с генетически сниженным содержанием глюкозинолатов. Изучение механизмов токсичности ГЛ и антипитательных свойств рапса и в особенности рыжика необходимо для решения практически задач кормления птицы и селекционного улучшения сортов этих кормовых культур.
Бесплатно
Статья обзорная
Гуар Cyamopsis tetragonoloba (L.) Taub. - однолетнее бобовое растение многоцелевого назначения. В Индии гуар издавна известен как кормовое растение c высокой питательной ценностью, его зеленая масса используется на корм и как сидерат (К.М. Мурадов, 1973). Молодые бобы гуара употребляют в пищу, существуют сорта овощного направления (N.K. Dwivedi, 2009). Оболочки семян и зародыш применяются в качестве высокобелкового ингредиента при кормлении крупного рогатого скота, птицы, рыбы. Эффект антипитательных веществ гуарового корма нивелируется за счет термической обработки и добавления ферментов (M. Hussain с соавт., 2012). Корм в виде муки Churi 40 содержит 40 % белка, гранулированные корма Korma 50 и Korma 60 - соответственно 50 и 60 %. Из эндосперма семян гуара извлекают гуаровую камедь, которая широко используется во всем мире в качестве загустителя в пищевой, косметической, текстильной, бумажной, а в последние десятилетия - в нефтяной промышленности (D. Mugdil с соавт., 2014). Потребность в гуаровой камеди растет как на внешнем, так и на внутреннем рынке, в связи с чем возникла необходимость заново оценить перспективы культивирования гуара в России. Генетическое разнообразие гуара сосредоточено в Индии. В США выведены улучшенные сорта (W. Liu, 2003). В Институте генетических ресурсов растений (ВИР) в России коллекция гуара, основанная Н.И. Вавиловым, насчитывает более 100 образцов. Коллекцию изучали и поддерживали в южных филиалах ВИР (А. Павлова, 1964), однако тогда гуар был признан малораспространенной культурой. В 2014-2017 годах коллекция ВИР пополнилась новыми образцами. Коллекционные образцы гуара после 40 лет хранения имеют высокую всхожесть. Данные отечественных ученых подтверждают возможность выращивания гуара и получения кондиционных семян в южных регионах России. Основные требования к культуре гуара в России - скороспелость, урожайность и качество камеди.
Бесплатно
Гуморальные и клеточно-опосредованные механизмы иммунитета при африканской чуме свиней (обзор)
Статья научная
О формировании защитного иммунитета при африканской чуме свиней (АЧС) свидетельствует бессимптомное течение инфекции в аборигенных популяциях Phacochoerus africanus, Potamochoerus porcus, Hylochoerus spp. в Африке и лабораторное получение авирулентных штаммов вируса АЧС (African swine fever virus - ASFV), инокуляция которых свиньям защищает их от гибели в случае последующего заражения гомологичным вирулентным изолятом. Перенос сыворотки или молозива от конвалесцентов интактным свиньям в случае их последующего заражения вирулентным изолятом может задержать проявление клинических симптомов болезни, уменьшить виремию и увеличить процент выживших особей (R.C. Knudsen с соавт., 1987; D.H. Schlafer с соавт., 1984; D.V. Onisk с соавт., 1994). Вероятнее всего, гуморальное звено иммунитета реализуется не за счет нейтрализации вируса АЧС, а с участием механизмов комплементзависимого цитолиза (КЗЦ) и антителозависимой клеточной цитотоксичности (АЗКЦ) (В.В. Макаров, 2013). Включение клеточно-опосре-дованных механизмов защиты, лизис зараженных клеток нормальными киллерами (N-киллерами) и цитотоксическими Т-лимфоцитами (ЦТЛ) обеспечивает хроническое или бессимптомное течение инфекции (S.G. Norley с соавт., 1983, 1984). Установлено, что истощение моноклональными антителами in vivo CD8+ T-лимфоцитов свиней, предварительно иммунизированных аттенуированным штаммом вируса АЧС, аннулирует защитный иммунитет к их последующему заражению вирулентным гомологичным штаммом (C.A.L. Oura с соавт., 2005). Индукция и эффекторная активность АЗКЦ и ЦТЛ зависят от дозы и биологических свойств штаммов вируса АЧС (А.Д. Середа, 2010). Высокая АЗКЦ, начиная с 3-х сут, и активность клеточно-опосредованных механизмов иммунитета на 6-е сут после инокуляции вируса АЧС обеспечивают быстрое снижение титров вируса в крови и, соответственно, отсутствие клинических симптомов болезни (А.Д. Середа с соавт., 1992). Гуморальные и клеточно-опосредованные механизмы защиты действуют синергично, что принципиально важно учитывать при создании кандидатных рекомбинантных вакцин против АЧС. Определены белки вируса АЧС, которые считаются вероятными кандидатами на роль антигенов, индуцирующих формирование протективных механизмов при АЧС. Иммунизация свиней комбинацией вирусных белков р54 и р30-32 приводила к отсрочке начала проявления клинических симптомов болезни после инфицирования вирулентным изолятом (P. Gómez-Puertas с соавт., 1998). CD2v (или ГП 110-140) - мембранный белок вируса АЧС, определяющий феномен гемадсорбции и охарактеризованный как серотипоспецифический (J.M. Rodriguez с соавт., 1993; А.Д. Середа с соавт., 1992; A. Malogolovkin с соавт., 2014). Поэтому его следует рассматривать как критически важный компонент при создании экспериментальных защитных препаратов (H.H. Takamatsu с соавт., 2013). Таким образом, проведенные к настоящему времени исследования свидетельствуют об участии как гуморального, так и клеточного эффекторного механизма иммунитета в формировании защиты при АЧС.
Бесплатно
ДНК маркеры и "микросателлитный код" (обзор)
Статья обзорная
Одной из центральных проблем в современном животноводстве остается поиск генетических маркеров, которые упростили бы отбор и подбор животных для скрещиваний и повысили вероятность получения потомства с желательными хозяйственно ценными признаками. В обзоре рассмотрены примеры наиболее успешного применения различных типов ДНК маркеров для решения конкретных селекционных задач: микросателлитов - для исключения ошибок происхождения, мононуклеотидных полиморфизмов (SNP) - для создания карт геномных районов, полиморфизм в которых ассоциирован с модификацией фенотипических характеристик (D.J. Rigden, X.M. Fer-nández, 2023) и локализацией ключевых генов адаптации к давлению естественного отбора на краях ареалов и в зонах рискованного животноводства (E.K. Cheruiyot с соавт., 2022; L. Buggiotti с соавт., 2021, 2022), областей с повышенным варьированием копийности геномных участков (CNV) - для анализа механизмов ответа полигенных систем (сенсорных, иммунных, транспортерных) на воздействие факторов естественного и искусственного отбора (Y. Huang с соавт., 2021; P. Davoudi с соавт., 2022). Обсуждается преимущественное вовлечение диспергированных и тандемных повторов (в частности, микросателлитных) как элементов регуляторных сетей в эпигенетическую и фенотипическую изменчивость (R.P. Kumar с соавт., 2010). Рассматривается сложная структурно-функциональная организация микросателлитов, индивидуальная изменчивость некоторых локусов, их участие в процессах эволюции, рекомбинации, транскрипции, в формировании вторичной структуры ДНК, модификации архитектоники интерфазного ядра, в регуляции профилей генной экспрессии (R.P. Kumar с соавт., 2010; X. Tang с соавт., 2022). Исследования регуляторных сетей приобретают особое значение в связи с накоплением информации о существенных различиях по размерам генома у животных разных таксонов, распространенности и составу мобильных генетических элементов (источников компонентов регуляторных сетей) при сходстве числа генов, кодирующих белки (В.И. Глазко с соавт., 2022). Эти данные свидетельствуют о перспективности полилокусного генотипирования на основе микросателлитных и диспергированных повторов для выявления особенностей популяционно-генетической структуры, консолидированности и различий между группами животных.
Бесплатно
Статья обзорная
Домашний кролик Oryctolagus cuniculus var. domestica L. относится к тем немногим доместицированным видам, у которых дикий предковый вид существует одновременно с одомашненным (M. Carneiro, 2014), что позволяет изучать механизмы, лежащие в основе процессов доместикации. Следует отметить, что понимание генетических основ синдрома доместикации до сих пор остается неполным (M.A. Zeder, 2006-2017). Предполагается, что одомашнивание представляет собой уникальную форму симбиоза между человеком и доместицированными видами, формирующими общую нишу обитания (M.A. Zeder, 2012). Исследования симбиотических партнеров позволяют накапливать информацию о путях адаптации к такой нише, в том числе у человека. В этой связи важность изучения домашнего кролика трудно переоценить хотя бы потому, что на протяжении многих десятилетий он остается одной из основных моделей в биомедицинских экспериментах (K.M. El-Bayomi, 2013). Уникальные физиологические особенности кролика объясняют его широкое использование при выявлении закономерностей развития и течения многих заболеваний человека. В то же время мы не обнаружили работ, систематизирующих современные сведения по фундаментальной биологии этого доместицированного вида в сравнении с его дикой предковой формой. Задача настоящего обзора - суммировать данные о популяционно-генетической структуре (M. Carneiro, 2014; A.D. Stock, 1976), распределении геномных элементов (M. Carneiro, 2011), составе микробиомов (M.S. Gómez-Conde, 2009), морфометрических характеристиках и физиологических особенностях (С.Н. Боголюбский, 1959) домашнего кролика и предкового подвида европейского кролика, в том числе определяющих значение O. cuniculus var. domestica не только как хозяйственно ценного вида, но и как модельного объекта в различных областях биомедицины. Представленный сравнительный анализ позволяет выделить ряд фенотипических характеристик (J.L. Hendrikse, 2007; I. Brusini, 2018; P.S. Ungar, 2010), а также группу молекулярно-генетических маркеров геномной ДНК, дифференцирующих домашнего кролика от предкового вида (M. Sparwel, 2019). Изучение распределения аллелей различных мобильных генетических элементов, микросателлитов, отдельных структурных генов, вовлеченных в процесс доместикации домашнего кролика, может способствовать повышению эффективности управления генетическими ресурсами не только у этого вида, но и у других домашних животных, что необходимо как в медико-биологических исследованиях, так и для решения задач селекционной работы.
Бесплатно
Доместикация как частный случай эволюции: об универсальности принципов и механизмов (обзор)
Статья обзорная
Высокая скорость роста изменений состояния биосферы, в которой существенную роль выполняет превращение деятельности человека в геологическую силу (В.И. Вернадский, 1944), приводит к необходимости особого внимания к поискам механизмов управления генетическими потоками у доместицированных видов растений и животных как основы жизнеобеспечения современного человечества. Н.И. Вавилов отмечал, что доместикация представлять собой экспериментальную эволюцию, для управления которой необходимо историческое понимание эволюционного процесса (Н.И. Вавилов, 1987). Основной механизм естественного и искусственного отборов заключается в преимущественном воспроизводстве особей, наиболее приспособленных к предложенным условиям отбора, то есть имеющих репродуктивный успех и обеспечивающих сохранение потомства, что лежит в основе так называемого самоодомашнивания некоторых видов млекопитающих, включая человека (L. Raviv с соавт., 2023). Внутривидовая и межвидовая дифференциация и кооперация для выполнения задач воспроизводства популяций описана и у растений (R. Sharifi, C.M. Ryu, 2021), и у животных (A.M.M. Rodrigues с соавт., 2023; M.A. Zeder, 2012). На примере прокариот показано, что культивирование в разных условиях приводит к существенной дифференциации по характеристикам образования колоний (регуляция поведения) у потомства, причем эти изменения необратимы (невозможность «обратной» эволюции, так называемая дискриминация родственников) (O. Rendueles с соавт., 2015). У многоклеточных организмов существенный вклад в необратимость эволюции вносят симбионты - «кооперанты» на клеточном (E. Rosenberg с соавт., 2010) и геномном (M. Ramakrishnan с соавт., 2021) уровнях. У доместицированных растений и животных большая часть генома занята мобильными генетическими элементами - транспозонами (ТЕ) и продуктами их рекомбинаций (D. Almojil с соавт., 2021). Автономные TE - это потомки экзогенных вирусов и источники основных компонент сетей регуляции профилей генной экспрессии, влияющих на последствия гибридизации, стресс-реактивность (K. Mukherjee, L.L. Moroz, 2023). Обнаруживается определенное сходство ТЕ по участию в основных биологических процессах у растений и животных, несмотря на существенные различия в доминировании вариантов ТЕ, их вовлеченности в организацию архитектоники интерфазного ядра, участии в формировании мотивов для факторов регуляции транскрипции (Y. Qiu, C. Köhler, 2020). Следует отметить, что ранние этапы эволюции основаны на дифференциации и кооперации протобиополимеров (РНК, белки, липиды, углеводы) (Y. Shi и соавт., 2023), прокариот и эукариот (J. Brueckner, W.F. Martin, 2020; C. Al Jewari, S.L. Baldauf, 2023). Наколенные данные свидетельствуют о том, что дифференциация и кооперация - универсальные механизмы эволюционного процесса. В эволюции многоклеточных организмов ключевую роль играют мутуалистические взаимоотношения между такими организмами, микробиотами, вирусами и их потомками. Это обстоятельство необходимо учитывать при поиске методов управления генетическими потоками у доместицированных человеком видов для их сохранения и улучшения.
Бесплатно
Статья обзорная
Овцеводство вносит существенный вклад в мировое производство продуктов питания. Одно из актуальных направлений усовершенствования пород овец - улучшение биохимических показателей мяса, что обусловлено изменившимися требованиями к качеству продуктов питания, в частности к их диетическим свойствам. Жирнокислотный состав мяса - важный показатель его качества. Известно, что высокое содержание насыщенных жирных кислот в рационе человека повышает концентрацию холестерина в плазме крови и увеличивает риск развития сердечно-сосудистых заболеваний, диабета и ожирения (A.P. Simopoulos, 2001; F.B. Hu с соавт., 2001). Кроме того, жирнокислотный состав мяса влияет на его потребительские свойства, такие как вкус, аромат, сочность, нежность мяса и усвояемость жира. В связи с этим актуально выявление и использование в селекции генетических маркеров, связанных с жирнокислотным составом мяса овец. В настоящем обзоре проанализированы и обобщены результаты исследований фенотипической вариабельности и наследуемости показателей жирнокислотного состава мышечной ткани овец, в также данные о генах-кандидатах, выявленных с использованием полногеномного поиска ассоциаций (genome-wide association studies, GWAS), основанного на технологии ДНК-чипов (R. Bumgarner, 2013), и метода высокопроизводительного секвенирования РНК (RNA sequencing, RNA-seq), с помощью которого изучают генетические механизмы формирования фенотипов на основе сравнительного анализа профилей экспрессии генов (A. Oshlack c соавт., 2010; K.O. Mutz c соавт., 2013; R. Stark c соавт., 2019). Установлено, что количественные показатели жирнокислотного состава мяса овец разных пород и степень наследуемости этого признака широко варьируют, что указывает на возможность изменения профилей жирнокислотного состава баранины посредством использования генетических методов при селекции (E. Karamichou с соавт., 2006; H.D. Daetwyler c соавт., 2012; S.I. Mortimer c соавт., 2014; S. Bolormaa c соавт., 2016; G.A. Rovadoscki с соавт., 2017). Суммируя результаты GWAS и RNA-seq, можно выделить наиболее значимые гены-кандидаты, вовлеченные в метаболизм жиров и жирных кислот и ассоциированные с внутримышечным содержанием жирных кислот у овец: acot11 , baat , pnpla3 , lclat1 , isyna1 , elovl6 , agpat9 , me1 , acaca , dgat2, plcxd3 , fads2 , scd , cpt1a , pisd , lipg , b4galt6 , acsm1 , acsl1 , aacs и fasn , кодирующие ферменты метаболизма жиров и жирных кислот; гены белков-транспортеров жирных кислот и жиров FABP3, FABP4, FABP5, SLC27A6 , APOL6 и COPB2, а также гены mlxipl , ppard , wnt11 , foxo3 , tnfaip8 , npas2 , fndc5 , adipoq , adipor2 , trhde , cidec , ccdc88c , tysnd1 и sgk2 , которые кодируют транскрипционные факторы и эффекторные белки, регулирующие энергетический и жировой обмен (X. Miao с соавт., 2015; S. Bolormaa с соавт., 2016; L. Sun с соавт., 2016; G.A. Rovadoscki с соавт., 2017; R. Arora с соавт., 2019). Эти данные позволяют глубже понять генетические механизмы, лежащие в основе изменчивости количественных показателей жирнокислотного состава мышечной ткани овец, что послужит необходимой научной базой для разработки успешных селекционных программ в овцеводстве.
Бесплатно
Жиры и эмульгаторы в кормлении цыплят-бройлеров (обзор)
Статья обзорная
Рост цен на корма определяет необходимость в оптимизации нормирования высокоэнергетических ингредиентов рациона, а также в повышении эффективности их использования в процессе пищеварения. В промышленном птицеводстве жиры, обладая высокой энергетической ценностью, служат незаменимыми компонентами рациона (В.И. Фисинин с соавт., 2000; В.И. Фисинин с соавт., 2011). Они обеспечивают высокую продуктивность и экономическую эффективность (N.C. Baião с соавт., 2005; M. Nayebpor с соавт., 2007; H. Fébel с соавт., 2008), играют важную роль в регуляции обмена веществ, депонируют энергию, выполняя защитную функцию, служат растворителями и переносчиками витаминов, гормонов, а также обязательной составной частью нервной ткани (А.В. Архипов, 2010; M. Poorghasemi с соавт., 2013; R. Rodriguez-Sanchez с соавт., 2019). Для использования в рационах доступно широкое разнообразие жиров и масел и побочные продукты переработки, например животные жиры и растительные масла (соевое, кукурузное, подсолнечное, пальмовое, конопли, сурепицы и т.д.), подсолнечный фуз (побочный продукт переработки семян подсолнечника в растительное масло), подкисленные соапстоки (побочные продукты рафинирования растительного масла, в основном содержащие свободные жирных кислот), гидрогенизированные жиры (жиры или масла, которые превращаются в насыщенные посредством добавления атома водорода до удвоения связи ненасыщенных жирных кислот) (А.В. Архипов, 2007; В.А. Манукян с соавт., 2018; Л.Н. Скворцова с соавт., 2013). Выбор жира для использования в кормлении сельскохозяйственных животных и птицы во многом определяется как его стоимостью, так и качественными характеристиками. Главный фактор, который влияет на высвобождение энергии из жира, поступающего в организм с кормом, - его усвояемость (V. Ravindran с соавт., 2016; R. Rodriguez-Sanchez с соавт., 2019; B. Jimenez-Moya с соавт., 2021). Переваривание жиров - сложный процесс, требующий достаточного количества солей желчных кислот и ферментов (S. Leeson с соавт., 2009). К тому же коррекция рациона липидами эффективна, но экономически нецелесообразна. Повышение цен на животные и растительные жиры в настоящее время стимулирует интерес к поиску и использованию альтернативных источников энергии в кормлении сельскохозяйственных животных либо веществ, усиливающих процессы переваривания и усвоения липидов, с целью снижения себестоимости продукции (С.А. Мирошников с соавт., 2005; О. Лютых, 2020). Одним из способов повышения количества доступных жиров может стать применение синтетических и натуральных эмульгаторов. Популярные эмульгаторы обычно состоят из гидрофильных и гидрофобных компонентов, которые могут снижать поверхностное натяжение жира и воды, уменьшать хиломикроны жира, улучшать эмульгирование и увеличивать всасывание жиров, восполнять дефицит желчной кислоты и липазы в пищеварительном тракте птицы (M. Rovers с соавт., 2014; M. Jansen с соавт., 2015). К натуральным эмульгаторам относят желчные кислоты и соли, включая холевую и хенодезоксихолевую, таурохолат, лецитин, казеин, фосфатидные концентраты, некоторые из которых могут вырабатываться в организме животного (M. Soares с соавт., 2002). Соли желчных кислот уменьшают натяжение границы раздела масло-вода, активируют липазу поджелудочной железы, а также предотвращают денатурацию этого фермента, когда он отделяется от поверхности капель эмульгированного жира (M. Boesjes с соавт., 2014; Y. Xu, 2016; X.K. Ge с соавт., 2019). Синтетические эмульгаторы (лизолецитин, лизофосфатидилхолин, моно- и диолеаты полиоксиэтиленгликоля) улучшают функцию печени и желчных протоков, ускоряют набор массы и улучшают конверсию корма, повышают показатели роста и усвояемость питательных веществ (B. Zhang с соавт., 2011; M.M. Gheisar с соавт., 2015; S.D. Upadhaya с соавт., 2018). Следовательно, стратегия применения эмульгаторов и ферментов может быть эффективным инструментом улучшения переваривания жиров как у молодой птицы с функционально незрелой пищеварительной системой, так и у взрослых особей для сокращения потерь корма за счет интенсификации процесса пищеварения. Использование такого подхода обеспечит повышенную переваримость и всасываемость питательных веществ при снижении доли растительных и животных жиров в рационе цыплят-бройлеров.
Бесплатно
