Обзоры, проблемы. Рубрика в журнале - Сельскохозяйственная биология
Статья обзорная
Фитосанитарная оптимизация агроэкосистем должна быть основана на использовании комплекса полифункциональных биопрепаратов на основе штаммов микробов - антагонистов возбудителей болезней, продуцентов биологически активных веществ и энтомопатогенных микроорганизмов для контроля вредных членистоногих и возбудителей болезней (В.Д. Надыкта с соавт., 2010; Rohini с соавт., 2016; М. Ghorbanpour с соавт., 2017). Для защиты растений наиболее перспективны штаммы микроорганизмов, которые обладают не только прямым целевым действием на вредные объекты, но и повышают болезнеустойчивость растений, опосредованно защищая их за счет фиторегуляторной активности штаммов-продуцентов (И.И. Новикова, 2016). Целостная концепция микробиологической защиты предполагает разработку и применение биопрепаратов на основе живых культур энтомопатогенных микроорганизмов и микробов-анта-гонистов, обладающих профилактическим и пролонгированным действием, а также препаративных форм на основе метаболитных комплексов для быстрого снижения плотности популяций фитопатогенов (И.И. Новикова с соавт., 2016). Методология создания полифункциональных биопрепаратов для защиты растений основана на использовании технологичных штаммов с высокой биологической активностью, безопасных для человека и теплокровных животных. Показано, что роль энтомопатогенных вирусов, микроспоридий, бактерий и грибов в динамике численности насекомых-фитофагов определяется типом патогенеза (облигатный или факультативный). При внутриклеточном облигатном паразитизме бакуловирусов и микроспоридий отмечены массовые эпизоотии у непарного шелкопряда ( Lymantria dispar Linnaeus), листоверток (сем. Tortricidae Latreille), капустной белянки ( Pieris brassicae Linnaeus), лугового и кукурузного мотыльков ( Loxostege sticticalis Linnaeus и Ostrinia nubilalis Hübner), рыжего соснового ( Neodiprion sertifer Geoffroy) и черного хлебного ( Cephus pygmeus Linnaeus) пилильщиков, сибирского шелкопряда ( Dendrolimus sibiricus Tschetverikov), хлопковой ( Helicoverpa armigera Hübner) и серой зерновой совки ( Apamea anceps Denis & Schiffermüller) (И.В. Исси, 1986; A. Vey с соавт., 1989; А.Н. Фролов с соавт., 2008; В.А. Павлюшин с соавт., 2013). Регулирующая роль энтомофторозов наиболее ярко проявляется у различных видов тлей и некоторых видов саранчовых (Г.Р. Леднев с соавт., 2013). При факультативном паразитизме, который характерен для энтомопатогенных грибов из родов Beauveria , Metarhizium , Lecanicillium и др. (E. Quessada-Moraga с соавт., 2004), а также бактерий группы Bacillus thuringiensis (Н.В. Кандыбин, 1989) и представителей рода Xenorhabdus , важнейший фактор в реализации вирулентных свойств - токсигенность в отношении насекомых-хозяев (M. Faria с соавт., 2007). Выявлена роль гидролитических ферментов (хитиназ, липаз, протеаз), токсинов, а также факторов антифагоцитарной защиты в реализации признака вирулентности энтомопатогенных грибов. Микробиологическая защита растений от болезней основана на использовании штаммов с высокой конкурентоспособностью, синтезирующих комплексы гидролаз и биологически активных соединений и эффективно колонизирующих подходящие экологические ниши (И.В. Максимов с соавт., 2015; И.И. Новикова, 2016; И.И. Новикова с соавт., 2016). Ряд активных соединений, образуемых ризосферными микроорганизмами, обладают элиситорной активностью и запускают механизмы индуцированной устойчивости (J.W. Kloepper с соавт., 2009; N. Ohkama-Ohtsu с соавт., 2010). Биологическая эффективность биопрепаратов, разработанных во Всероссийском НИИ защиты растений, в отношении развития и распространенности основных вредоносных заболеваний сельскохозяйственных культур достигает 60-90 %, что обеспечивает повышение продуктивности на 20-25 % и улучшение качества растениеводческой продукции (И.И. Новикова, 2017). Основные задачи микробиологической защиты растений включают расширение перспективных для создания новых биопрепаратов видов и штаммов микроорганизмов, разработку оптимальных для использования в разных экологических условиях новых препаративных форм, а также разработку систем биологической и интегрированной защиты растений на основе сочетания биопрепаратов разного целевого назначения с учетом состава фитопатогенных комплексов и фитосанитарной ситуации в целом (Н.А. Белякова с соавт., 2013).
Бесплатно
Микробиологические риски в промышленном птицеводстве и животноводстве
Статья обзорная
Современные животноводческие и птицеводческие комплексы становятся источниками загрязнения среды биоаэрозолями, пылью и вредными газами, которые ежедневно выбрасываются вентиляционной системой в атмосферу. Эти вещества разносятся ветром на расстояние более 3 км (М.В. Власов с соавт., 2010). Средняя концентрация пыли на птицефабриках может достигать 10 мг/м3 (M. Saleh с соавт., 2014), причем медианные концентрации эндотоксинов в ней составляют до 257,6 нг/м3 (K. Radon с соавт., 2002). В осажденной пыли обсемененность бактериями и грибами составляет соответственно 3,2×109 и 1,2×106 КОЕ/м3 (J. Skora с соавт., 2016). Концентрация мезофильных бактерий в воздухе животноводческих помещений достигает 8,8×104 КОЕ/м3 (E. Karwowska, 2005), птичников - 1,89×108 КОЕ/м3 (K. Roque с соавт., 2016). При изучении видового состава микрофлоры в корпусах для молодняка крупного рогатого скота были выделены патогенные штаммы Staphylococcus aureus, Streptococcus faecalis, Escherichia coli, Candida spp., Aspergillus spp...
Бесплатно
Микробиота и репродукция у сельскохозяйственных видов млекопитающих (обзор)
Статья обзорная
Использование специализированных пород животных сельскохозяйственных видов часто сопровождается снижением репродуктивного успеха. В молочном скотоводстве растет количество дней сервис-периода, процедур искусственного осеменения на одну стельность, частоты потерь стельности (С.В. Гуськова с соавт., 2014). Накопленные данные по получению эмбрионов методами in vivo и in vitro и их трансплантации свидетельствуют о значительных (30-60 %) потерях эмбрионов (P.J. Hansen, 2020). Причины низких показателей при применении репродуктивных технологий разнообразны и связаны как с биотическими, так и абиотическими факторами, при этом одним из ключевых при потерях эмбрионов может быть дисбаланс микробных сообществ в отделах репродуктивной системы как самок-доноров, так и самок-реципиентов. Изучение состава микробиоты различных отделов и систем многоклеточного организма в последнее время становится все более доминирующей темой в научной литературе. С появлением современных методов идентификации микробов, например метагеномного секвенирования, выявлено большое микробное разнообразие в разных анатомических отделах макроорганизмов. Накоплены данные о микробном составе и его динамике в органах репродуктивной системы, его связях с воспроизводством у млекопитающих, репродуктивным успехом, протеканием беременности, прогнозированием возможностей возникновения патологических процессов. В работе рассматриваются результаты исследований влияния микробиоты на успешность применения репродуктивных технологий, таких как экстракорпоральное оплодотворение, трансплантация эмбрионов, искусственное осеменение. Обсуждается (F. Marco-Jiménez с соавт., 2020) влияние симбиотических бактерий на фертильность и качество семени. Для млекопитающих это направление малоизучено, и крайне необходимо расширять изучение микробиоты репродуктивного тракта сельскохозяйственных животных. Результаты таких исследований дадут дополнительное понимание репродуктивных процессов и представление о причинах неудачных случаев и о положительных исходах воспроизводства. При этом практическое применение такой информации увеличит шансы успешно применять репродуктивные биотехнологии, снизит затраты, связанные с воспроизводством и терапевтическими вмешательствами при лечении патологий репродуктивной системы, а также откроет возможность для разработки и практического применения новых методов, в частности микробной терапии. Итак, можно сделать вывод, что микробиота органов репродуктивной системы млекопитающих оказывает влияние на физиологические процессы размножения (R. Koedooder с соавт., 2019), и при этом очевидно, что, имея возможность управлять микробными сообществами, человек может повысить шансы наступления репродуктивного успеха при воспроизводстве высокоспециализированных пород сельскохозяйственных животных (P.J. Hansen, 2020; R.W. Hyman с соавт., 2012; D.E. Moore с соавт., 2000).
Бесплатно
Статья обзорная
Для борьбы с болезнями растений современное сельское хозяйство располагает значительным арсеналом пестицидов-ксенобиотиков, токсичных для микроорганизмов. Однако опасное воздействие таких пестицидов или продуктов их разложения на окружающую среду и здоровье человека требует поиска новых, безвредных и экологически безопасных средств борьбы с болезнями. В связи с этим внимание исследователей привлекает феномен естественной устойчивости растений, в том числе их активный иммунитет и те природные вещества, которые могут индуцировать его механизмы (J.D. Jones с соавт., 2006; M. Albert, 2013; L. Wiesel с соавт., 2014; E.J. Andersen с соавт., 2018; D.F. Klessig с соавт., 2018). Источниками таких веществ, в том числе белков и пептидов, могут служить фитопатогенные и непатогенные микроорганизмы. При их взаимодействии с растениями микробные белки играют роль элиситоров неспецифической устойчивости, распознаваемых как консервативные микробные паттерны (МАМРs или PAMPs), которые индуцируют первую линию активной обороны растений (базовую устойчивость, или PTI) (C. Zipfel, 2009; M.A. Newman, 2013; J. Guo с соавт., 2022). Другие микробные белки - эффекторы, участвующие в развитии болезни, в случае узнавания их растениями-хозяевами также могут активировать защитные ответы как элиситоры расоспецифической устойчивости (B.P. Thomma с соавт., 2011; W. Zhang с соавт., 2022; B.C. Remick с соавт., 2023). Восприятие микробных белковых элиситоров растительными рецепторами вызывает быстрые ответные реакции и может приводить к развитию длительной системной устойчивости растений (T. Boller, G. Felix, 2009; J. B. Joshi с соавт., 2022; S. Wang с соавт., 2023). Изучение свойств и механизмов действия микробных белков представляет собой кластер исследований, результаты которых становятся базой для развития одного из наиболее экологичных направлений в защите растений, способного привести к разработке новых эффективных средств биоконтроля для устойчивого сельского хозяйства. За несколько последних десятилетий у непатогенных и фитопатогенных грибов, оомицетов, бактерий и вирусов, в том числе поражающих сельскохозяйственные культуры, идентифицирован ряд белков-элиситоров, которые относятся к MAMP/PAMP-типу, а также эффекторов, индуцирующих специфический иммунитет (ETI). В представленном обзоре суммирована и проанализирована информация о наиболее важных достижениях в области идентификации и исследования элиситорных белков, которые продуцируют различные бактерии, грибы, оомицеты и вирусы. В тех случаях, когда это известно, кратко описаны особенности структуры элиситоров и механизмы их действия, а именно те защитные ответы растений, которые индуцируются соответствующими элиситорами (D. Qutob с соавт., 2003; M. Tarallo с соавт., 2022; Q. Xu с соавт., 2022). Показано многообразие видов микроорганизмов, которые способны продуцировать элиситорные белки, запускающие механизмы как специфической, так и неспецифической устойчивости. Как примеры элиситоров наиболее подробно рассмотрены флагеллин, харпины, фактор элонгации Tu, белки холодового шока, эффекторы Cladosporium fulvum , элиситоры фитопатогенных и непатогенных фузариевых грибов из других микромицетов, а также недавно открытые МАМРs/PAMPs и ETI-индуцирующие белки. В обзор включена информация об элиситорах оомицетов, микробных ферментах, обладающих свойствами элиситоров, гликопротеинах и пептидогликанах, а также эффекторных белках фитовирусов (Y. Jin с соавт., 2021; L. Cai с соавт., 2023). Кроме того, в отдельном разделе на примере коммерческих препаратов, созданных на основе бактериальных и грибных белковых элиситоров, в том числе в России и Китае, которые доказали свою защитную эффективность в полевых условиях, показана перспективность практического применения микробных элиситорных белков (V.G. Dzhavakhiya с соавт., 2003; W.P. Liu с соавт., 2007; J. Mao с соавт., 2010; Q. Dewen с соавт., 2017).
Бесплатно
Минеральные элементы в составе молока коров - мини-обзор
Статья научная
Молоко коров - секрет железы, синтетическая способность которой чрезвычайно высока на пике лактации. Коровье молоко считается общепризнанным источником Ca, K, Mg, Na, P, Se, Zn в питании человека (Š. Zamberlin, 2012). Всего в нем обнаружено порядка 50 минеральных элементов (A.V. Skalny, 2019). С учетом того, что дефицит микро- и макроэлементов приобретает глобальный характер (R.L. Bailey, 2015; A.V. Skalny, 2019), интерес к оценке потенциала молока в решении этой проблемы повышается (M.L. Astolfi, 2020). Молоко - единственный источник нутриентов для новорожденных телят, при этом состав и пропорции компонентов молока оптимальны для их усвоения, что обеспечивает успешное выживание вида. Количество и структурная композиция макро- и микроэлементов молока комплементарны активному анаболизму и развитию скелетно-мышечной системы, в частности костяка молодняка. Цель нашего обзора - провести комплексный анализ данных по содержанию микро- и макроэлементов в молоке во взаимосвязи с их биологической ролью в организме коров. Сравнительный анализ накопленных данных демонстрирует достаточно широкий количественный диапазон для минеральных элементов в молоке. Так, содержание Zn может колебаться от 3,09 до 6,48 мг/кг, Cu - от 0,83 до 1,73 мг/кг (S.M. Zain, 2016; S. Kinal, 2007). Среди главных причин этого выделяют алиментарный фактор (A. Costa, 2021), тесно связанный с естественным распределением микро- и макроэлементов в земной коре (S.M. Zain, 2016), и синергические и антагонистические взаимодействия элементов при их усвоении (N. Bortey-Sam, 2015; A.V. Skalny, 2019). Например, избыток калия и кальция снижает усвоение магния и фосфора (A.V. Skalny, 2019), а нарушение всасывания Ca наблюдается при дефиците витамина D (W.P. Weiss, 2017). Отметим и изменчивое поступление минеральных элементов в молоко, связанное с периодом лактации, сезоном года (S.M. O’Kane, 2018; Е.С. Кандинская, 2019), типом содержания и кормления (В.С. Козырь, 2015; I. Orjales, 2018). Результаты количественного анализа методом масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой показали, что содержание йода и селена в молоке выше значений, приведенных в существующих базах данных о составе пищевых продуктов (S.M. O’Kane, 2018). Таким образом, при выборе молока в качестве источника минеральных элементов для компенсации их дефицита в рационе человека можно использовать созданные ранее базы лишь в части подтвержденных сведений. Вновь формируемые базы данных должны быть более доступными для потребителя. Кроме того, активное развитие и внедрение в практику молекулярных методов исследования позволяет проводить идентификацию целевых генов и белков в качестве маркеров для оценки содержания макро- и микроэлементов (W.P. Weiss, 2017; A. Costa, 2021). Однако пока успехи здесь слабые. Тем не менее точный элементный анализ молока необходим как для подтверждения его безопасности в отношении токсичных макро- и микроэлементов, так и для решения проблемы дефицита макро- и микроэлементов в питании человека.
Бесплатно
Молекулярные маркеры в системе проявлений иммунного ответа
Статья обзорная
Гетерогенность популяций по иммунному ответу формируется благодаря генетическому контролю и сложной генетической регуляции функций иммунной системы. Целью статьи был анализ молекулярных механизмов клеточно-опосредованного и гуморального иммунного ответа и маркирования этих признаков для их включения в геномные показатели отбора. Доказано наличие генотипических различий между особями по восприимчивости и толерантности к инфекционным заболеваниям (S.C. Bishop с соавт., 2014). Результаты исследований свидетельствуют о многочисленных однонуклеотидных полиморфизмах (single nucleotide polymorphisms, SNP), модифицирующих степень проявления иммунного ответа у животных, что позволяет рассчитать геномные коэффициенты племенной ценности для этого признака. Существует необходимость в оценке дисперсии косвенных генетических эффектов, которые помогают открыть новые возможности для борьбы с инфекционными заболеваниями посредством отбора. Вместе с тем следует отметить, что на сегодняшний день генетический подход, основанный на количественном анализе индивидуальных проявлений патологии у особи, позволяет охватить только часть полной наследственной изменчивости, влияющей на динамику инфекционных заболеваний. Наиболее перспективным направлением в этих исследованиях представляется оценка характера экспрессии генов, в особенности генов иммунного ответа (В.В. Фирстова с соавт., 2010). Использование SNP-чипов высокой плотности для анализа геномной области главного комплекса гистосовместимости (major histocompatibility complex, MHC-B), которая охватывает у птиц 209296 п.н., позволило определить 45 основных генов с эффектами увеличения разнообразия посредством рекомбинаций. Полученные данные расширяют представление о вкладе рекомбинаций в формирование разнообразия по гаплотипам МНС-B, включая возможность выявления горячих точек таких рекомбинаций и оценки их частоты (J.E. Fulton с соавт., 2016). На хромосомах кур картированы каузативные мутации, которые вызывают генетическую изменчивость врожденных и адаптивных иммунных реакций (A. Slawinska с соавт., 2013). Поиск ключевых мутаций, ответственных за изменчивость иммунного ответа, можно рассматривать как подход в диагностике восприимчивости к заболеваниям. Так, выявлены ассоциации мононуклеотидного полиморфизма с восприимчивостью к туберкулезу (M.L. Bermingham с соавт., 2014). Иммунные реакции попадают в категорию сложных количественных признаков и находятся под контролем нескольких генов, при этом заметное влияние оказывает окружающая среда. Очевидно, в формировании врожденного и адаптивного иммунитета могут принимать участие некоторые гены общего, универсального действия. Можно считать, что для таких иммунных реакций характерен преимущественно аддитивный тип наследования (M. Siwek с соавт., 2015). Селекция на резистентность к заболеваниям представляет серьезные сложности из-за низкой наследуемости. Возможности классического генетического анализа недостаточны для оценки изменчивости этого признака и практического применения в селекции, однако развитие методов молекулярного маркирования создает новые перспективы для отбора на повышение устойчивости животных к заболеваниям. Проведенные исследования ассоциаций различных геномных элементов и общего адаптивного иммунного ответа у разных видов сельскохозяйственных животных дают отправную точку для реализации таких планов. Определение кандидатных генов и биологических путей, связанных с иммунной реактивностью, может помочь в понимании важных процессов, лежащих в основе резистентности или восприимчивости животных к инфекционным болезням.
Бесплатно
Статья обзорная
Длительное бесконтрольное применение антибактериальных средств в сельском хозяйстве и животноводстве, в особенности с целью стимулировать рост животных, привело к распространению устойчивых форм микроорганизмов, что представляет серьезную проблему для общественного здравоохранения, поскольку такие бактерии могут становиться патогенными для человека, легко передаваться ему через продукцию и сырье животного происхождения или контаминацию окружающей среды отходами агропромышленных предприятий (C. Manyi-Loh с соавт., 2018; A.Н. Панин с соавт., 2017; N. Vidovic с соавт., 2020). Существует ряд механизмов, способствующих развитию устойчивости бактериальной клетки к одному или нескольким антимикробным препаратам: модификация мишени, на которую воздействует лекарственное средство; приобретение метаболических путей, альтернативных существующим (формирование метаболического шунта); избыточное производство фермента-мишени; ферментативная модификация или деградация противомикробного средства и активный эффлюкс антибиотика, то есть уменьшение накопления противомикробного препарата внутри клетки через снижение проницаемости стенки и/или активный эффлюкс антимикробного препарата из бактериальной клетки. Эти механизмы могут быть естественными для одних микроорганизмов или приобретенными - для других (M.F. Varela с соавт., 2021; W.C. Reygaert, 2018; А.Л. Бисекенова с соавт., 2015). Их понимание позволит выбрать наилучший вариант лечения для каждого конкретного инфекционного заболевания и разработать противомикробные препараты, препятствующие развитию резистентных микроорганизмов. Наиболее клинически значимые гены антибиотикорезистентности обычно расположены на разных мобильных генетических элементах (МГЭ), которые могут перемещаться внутриклеточно (между бактериальной хромосомой и плазмидами) или межклеточно (в пределах одного вида или между разными видами или родами) (C.O. Vrancianu с соавт., 2020). В основном передача генов антибиотикорезистентности происходит за счет горизонтального переноса, то есть посредством обмена МГЭ, например плазмидами или транспозонами, несущими гены антибиотикорезистентности, между видами бактерий, даже если они не относятся к близкородственным (S. Redondo-Salvo с соавт., 2020). Горизонтальный перенос генов между устойчивыми к антибиотикам бактериями и облигатной микрофлорой осуществляется с участием трех основных механизмов: конъюгации (с участием плазмиды), трансформации (с участием свободной ДНК) и трансдукции (с участием бактериофагов) (Y. He с соавт., 2020). При горизонтальном переносе трансформация между видами бактерий для передачи генов устойчивости к антибиотикам происходит редко. Конъюгация с участием мобильных генетических элементов служит наиболее эффективным и основным методом распространения антибиотикорезистентности (J.M. Bello-López с соавт., 2019). Целью настоящего обзора стало описание генов антибиотикорезистентности бактерий, персистирующих в условиях агропромышленного комплекса и характерных для микробиоты сельскохозяйственных животных, а также механизмов формирования антибактериальной устойчивости к противомикробным препаратам, применяемым в ветеринарии. Приведена непосредственная локализация некоторых генетических детерминант антибиотикорезистентности, рассмотрены основные меры борьбы с антибиотикорезистентностью, которые включают в себя сокращение использования антибиотиков вследствие улучшения качества жизни и условий содержания животных; организацию и проведение мониторинга и надзора за распространением антибиотикоустойчивых бактерий.
Бесплатно
Статья обзорная
Ген пшеницы RHt ( Reduced height ), предопределивший успех «зеленой революции» и используемый при создании низкорослых и устойчивых к полеганию сортов, кодирует белок с высококонсервативным DELLA доменом (J. Peng с соавт., 1999). Большинство карликовых форм культурных растений содержат мутации в генах, кодирующих DELLA-белки. Такие мутации весьма перспективны для использования в селекции, поскольку они не оказывают влияния на жизнеспособность и размножение растений (M. Ueguchi-Tanaka с соавт., 2007). Помимо карликовости, некоторые мутации в генах DELLA-белков могут привести к противоположному фенотипу с сильно вытянутыми стеблями ( slender -формы, или великаны). К какому фенотипу (карлик или великан) приведет мутация, зависит от ее природы (P. Achard, P. Genschik, 2009). В статье подробно обсуждается структура, локализация, посттрансляционные модификации и функции DELLA-белков. Участвуя в сложных белок-белковых взаимодействиях, они играют роль репрессоров в трансдукции гиббереллинового (ГА) сигнала. DELLA-белки ассоциируют с транскрипционными факторами (ТФ), ингибируя их активность и, как следствие, вызывают торможение роста растений. В присутствии гиббереллина удлинение стебля активируется, поскольку резко снижается стабильность DELLA-белков и DELLA-зависимая репрессия ТФ прекращается. Низкий рост мутанта пшеницы rht, как и многих других встречающихся в природе карликовых форм растений, обусловлен накоплением DELLA-белков вследствие их повышенной стабильности. Стабильность DELLA-белка увеличивается в результате мутаций, которые могут быть связаны с нарушением в его структуре и(или) в структуре доменов других участников передачи ГА-сигнала, таких как рецептор GID1 и белки F-бокса убиквитин-протеин-лигазы E3 (GID2 - у риса, SLY1 - у арабидопсиса), вовлеченные в образование сложного белкового комплекса, который необходим для индукции протеолиза DELLA-белков (B.C. Willige с соавт., 2007; K. Hirano с соавт., 2010). В статье подробно рассматривается роль различных функциональных мотивов DELLA-белка в передаче ГА-сигнала (DELLA, TVHYNP, polySTV на N-концевой части молекулы и С-концевой GRAS домен, включающий участки LR, VHIID, PFYRE и SAW). В DELLA-белках нет ДНК-связывающего домена. По-видимому, репрессивная функция DELLA-белка, обусловлена наличием GRAS домена и реализуется через белок-белковые взаимодействия мотива лейциновых повторов LRI с транскрипционными факторами (R. Zentella с соавт., 2007; K. Hirano с соавт., 2010). Участок polySTV выполняет регуляторную роль. В нем обнаружены сайты, по которым осуществляются посттрансляционные модификации, способные изменить партнеров в межбелковых взаимодействиях и(или) локализацию DELLA-белков (L.M. Hartweck, 2008). Участки DELLA, TVHYNP и часть GRAS домена вовлечены в формирование белкового комплекса c рецептором GID1 и убиквитин-протеин-лигазой, необходимого для протеолиза DELLA-белков (M. Ueguchi-Tanaka с соавт, 2005; K. Hirano с соавт., 2010). Обсуждается функция DELLA-белка как интегратора сигнальных путей гормонов и внешних стимулов, способного корректировать ростовую реакцию растений в зависимости от условий (X.-H. Gao с соавт., 2011). Таким образом, активность DELLA-белков может лежать в основе фенотипической пластичности и обусловливать замедленный рост растений при воздействии неблагоприятных факторов.
Бесплатно
Морские водоросли: потенциал использования в рационах сельскохозяйственных животных (обзор)
Статья обзорная
В настоящее время в комбикормовой промышленности, наряду с внедрением энергосберегающих прогрессивных технологий, широко применяют нетрадиционные виды сырья и вторичные ресурсы, получаемые при производстве пищевых продуктов. Переработка и использование нетрадиционных ресурсов на пищевых предприятиях значительно повышает их рентабельность и позволяет снизить затраты на зерно при производстве комбикормов (P. Burtin, 2003). Один из наиболее эффективных способов организации полноценного кормления животных, укрепления их здоровья, улучшения производственных функций и повышения продуктивности - использование природных кормовых ресурсов. В настоящее время исследования биологической активности флоротанинов водорослей по-прежнему актуальны. Разнообразие биологических свойств определяет их практическое применение в различных областях, в том числе в производстве кормовых добавок для сельскохозяйственных животных (S.B. Wang с соавт., 2013). Немаловажная проблема в животноводстве - бесконтрольное применение антибактериальных препаратов, которое может привести к переносу антибиотикорезистентности от животного к человеку (И.И. Кочиш с соавт., 2019). К препаратам, которые служат альтернативой кормовым антибиотикам, относят пробиотики, пребиотики, симбиотики, органические кислоты. Такие добавки по эффективности не уступают антибиотикам, но негативное влияние последних при этом исключается (И.А. Егоров с соавт., 2019). Водоросли обладают не только пребиотическими свойствами из-за содержащихся олиго- и полисахаридов, но и антимикробной, иммуномодулирующей, антиоксидантной и противовоспалительной активностью благодаря биоактивным соединениям. В зависимости от цели применения и при соблюдении оптимальной дозировки водоросли способны положительно повлиять на онтогенез, продуктивность животных, качество получаемой продукции. По мнению многих авторов, морские водоросли могут использоваться в птицеводстве для улучшения иммунного статуса, снижения микробной нагрузки в пищеварительном тракте и улучшения качества получаемой продукции (A.M. Abudabos с соавт., 2012). Зеленые водоросли ( Entermorpha prolifera ) способствуют лучшей усвояемости питательных веществ, повышению уровня метаболизируемой энергии и яйценоскости, улучшению качества куриных яиц (увеличение массы, толщины скорлупы, изменение окраски желтка), а также снижению количества холестерина в желтке (S.B. Wang с соавт., 2013). Бурые водоросли (например, Sargassum dentifebium , Turbinaria conoides , Dictyota dentata ) в сушеном, вареном и автоклавированном виде можно включать в рацион молодняка и кур-несушек без отрицательного влияния на продуктивность и потребление корма. При этом происходят положительные изменения в окраске желтка и увеличивается содержание кальция в скорлупе. Включение бурых водорослей Sargassum sp. в рацион кур-несушек способствует снижению концентрации холестерина и триглицеридов в плазме крови и желтке при одновременном повышении содержания каротина, лютеина и зеаксантина (M.A. Al-Harthi с соавт., 2012). Красные морские водоросли ( Asparagopsis taxiformis ) в рационе животных могут положительно изменять микробиом желудочно-кишечного тракта, увеличивая разнообразие и обилие полезных бактерий (B.M. Roque с соавт., 2019). Таким образом, благодаря особому биохимическому составу морские водоросли перспективны в кормлении высокопродуктивных кроссов сельскохозяйственной птицы, свиней и крупного рогатого скота.
Бесплатно
Новый род вируса гриппа Influenza D virus (обзор)
Статья обзорная
Вирус гриппа D (IDV), обнаруженный в 2011 году в пробе от свиньи, а затем у крупного рогатого скота (КРС) и других животных, впоследствии был выделен в отдельный род - InfluenzaD virus ( Orthomyxoviridae , Deltainfluenzavirus ) (B.M. Hause с соавт., 2014). Предполагается, что IDV произошел от человеческого вируса гриппа C от 300 до 1,5 тыс. лет назад (Z. Sheng с соавт., 2014). Его вирион содержит семь сегментов РНК. Геномные последовательности вируса гриппа D и вируса гриппа C (ICV) различаются на 50 %, между IDV и ICV не образуются рекомбинанты, а также отсутствует перекрестная реактивность антител (B.M. Hause с соавт., 2011). Ретроспективный анализ выявил, что среди домашних животных вирус начал циркулировать на североамериканском континенте не позднее 2002 года (M. Quast с соавт., 2015). Основным резервуаром патогена служит КРС, но также IDV инфицирует мелких жвачных животных, лошадей, верблюдов, свиней, в том числе в дикой природе. Вирус провоцирует развитие бактериальных инфекций, что может проявляться как поражение паренхимы легких, замедление скорости роста, снижение надоев, задержка вступления в репродукцию. У КРС и коз при тяжелом течении болезни вирус может проникать в кровь через капилляры, выстилающие дыхательные пути. Телята имеют пассивный иммунитет, обусловленный естественным вскармливанием, который ослабевает к 6-8 мес, и животные становятся восприимчивы к инфекции (L. Ferguson с соавт., 2015). Мелкие жвачные животные служат резервуаром вируса и могут передавать инфекцию другим сельскохозяйственным видам (S.L. Zhai с соавт., 2017). Дикие кабаны также могут представлять опасность как переносчики вируса между дикими и домашними животными (L. Ferguson с соавт., 2018). У домашней птицы IDV не выявлен. В настоящее время циркулируют три линии вируса гриппа D. В эксперименте показано, что IDV заражает хорьков (B.M. Hause с соавт., 2011) и морских свинок (C. Sreenivasan с соавт., 2015). У последних он реплицируется как в верхних, так и в нижних дыхательных путях, а также в легких. Кроме этого, возможна прямая передача IDV между морскими свинками. Патоген успешно реплицируется в клетках эпителия дыхательных путей человека при температуре 33-37 °С (M. Holwerda с соавт., 2019). Показано, что у свиней давление отбора на вирус выше, чем у КРС и коз, поэтому нельзя исключать вероятность того, что при успешной адаптации патогена произойдет его широкое распространение среди домашних свиней, а если учитывать сходство рецепторов свиньи и человека, то и среди людей (Z.Yan с соавт., 2018). Данные о способности IDV инфицировать людей противоречивы, необходимо дальнейшее изучение этого вопроса, причем особое внимание следует уделять лицам, чья деятельность связана с содержанием животных, восприимчивых к новому вирусу. На сегодняшний день патоген широко распространен по планете и представляет потенциальную угрозу для сельского хозяйства в тех странах, где разведение крупного рогатого скота, мелких жвачных животных и свиней имеет большое значение для экономики. Тот факт, что вирус, способен поражать широкий круг хозяев, делает его потенциально опасным для людей.
Бесплатно
Статья обзорная
Пестивирусы - важная причина экономического ущерба в молочном и мясном скотоводстве. Болезни, вызываемые этими патогенами, распространены во всем мире (в том числе в России) с разной превалентностью, связанной с региональными особенностями ведения животноводства (А.Г. Глотов с соавт., 2002; М.И. Гулюкин с соавт., 2013; J.F., Ridpath, 2010). Возбудитель вирусной диареи - болезни слизистых оболочек крупного рогатого скота (ВД-БС КРС, BVDV, Bovine Viral Diarrhea Virus) считается прототипным членом рода Pestivirus семейства Flaviviridae. Заболевание у КРС вызывают два разных вируса - BVDV1 и BVDV2. Потенциальный кандидат в члены рода - официально не классифицированный вирус BVDV3 (атипичный пестивирус), проявляющий высокое сходство с BVDV1 и BVDV2. Его присутствие в популяции КРС может компрометировать программы контроля (эрадикации) вирусной диареи (F.V. Bauermann, 2013). Этот вирус требует особого внимания, так как он впервые был выделен в Европе в 2004 году из эмбриональной сыворотки КРС, изготовленной в Бразилии, и в настоящее время актуально изучение его распространения в других регионах мира (H. Schirrmeier с соавт., 2004). Общепризнано, что вирусы рода Pestivirus - наиболее распространенные контаминанты биологических препаратов (сыворотка эмбрионов коров, перевиваемые линии культур клеток, вакцины для животных и человека, интерфероны, трипсин, эмбрионы, стволовые клетки) (B. Makoschey с соавт., 2003; S.Q. Zhang с соавт., 2014). В условиях мировой глобализации быстрое развитие клеточных и биологических технологий приводит к повышению спроса на эмбриональную сыворотку, которую получают как побочный продукт при производстве мяса крупного рогатого скота (G. Gstraunthaler с соавт., 2013). Международное эпизоотическое бюро установило четкие требования, регулирующие проверку всех коммерческих лотов сывороток и клеточных культур на отсутствие двух типов BVDV и их РНК. Сыворотки крови, включая эмбриональные, должны быть свободны от этих вирусов и антител к ним (OIE, 2015). Те же требования должны распространяться на BVDV3. Отсутствие производства эмбриональной сыворотки в нашей стране создает условия для появления на рынке препаратов сомнительного качества. В отечественной литературе описаны случаи контаминации различных клеточных культур и сывороток нецитопатогенными вариантами пестивирусов (С.В. Алексеенкова с соавт., 2013). Вследствие этого культуральные живые вакцины, приготовленные с использованием некачественного сырья, могут быть потенциальным источником вирусов для восприимчивых животных, а контаминированные диагностические антигены - служить причиной ложных результатов исследования. Поэтому совершенствование системы контроля биологического загрязнения рассматривается как чрезвычайно важный этап в производстве вакцин и других биологических препаратов.
Бесплатно
Статья научная
Концепция экологической ниши занимает центральное положение в современной экологии (Ю. Одум, 1975). Понятие экологической ниши в известной мере объясняет, каким образом различные виды могут нормально функционировать в конкретном экотопе. В контексте традиционной концепции экологической ниши сообщество можно представлять как обширное n -мерное гиперпространство, в пределах которого каждая видовая популяция эволюционирует в таком направлении, чтобы соответствовать своему положению в нем (G. Huthinson, 1957). В последние годы наряду с традиционной концепцией ниши появилась концепция нейтрализма, активно развиваемая S.P. Hubbell и его сторонниками (G. Bell, 2001; J. Whitfield, 2002). Согласно ей, виды сосуществуют благодаря сходству. Чтобы достичь стабильного сосуществования, надо быть максимально похожими по демографическим характеристикам, иметь сходную удельную скорость популяционного роста и скорость заселения освободившегося участка. Ряд авторов попытались объединить в рамках одной модели представления о нейтралистических и нишевых механизмах функционирования видов в сообществе (D. Gravel c соавт., 2006). В настоящее время экологи все чаще говорят о двух типах сообществ (А.М. Гиляров, 2010). Сообщества первого типа организованы в соответствии с принципом расхождения видов по разным экологическим нишам. Их существование возможно только потому, что различаются их ниши. Сообщества второго типа способны сосуществовать весьма долго, если экологически идентичны, то есть в расчете на одну особь у разных видов сохраняется одна и та же вероятность размножаться, вымирать, заселять свободные пространства. Предполагается, что если виды долго живут в одном и том же месте, то они уже по определению достаточно близки экологически. Излагаемый в статье экспериментальный материал о создании многовидовых многоярусных кустарниково-полукустарничково-травя-нистых пастбищных агроэкосистем в аридных условиях Центральной Азии укладывается в традиционную концепцию расхождения видов по разным экологическим нишам. Для формирования флористически и ценотически полночленных многовидовых пастбищных агроэкосистем использованы типичные для южных пустынь кормовые кустарники саксаул черный ( Haloxylon aphyllum ), солянка малолистная ( Aellenia subaphylla ); полукустарник терескен серый ( Eurotia ceratoides ); полукустарнички прутняк простертый ( Kochia prostrata ), солянка восточная ( Salsola orientalis ), камфоросма Лессинга ( Camphorosma lessingii ), полынь развесистая ( Artemisia diffusa ); ксерофильные многолетние травы мятлик луковичный ( Poa bulbosa ), осока толстостолбиковая ( Carex pachystylis ). Формирование многовидовых кустарниково-полукустарничково-травянистых пастбищных агрофитоценозов на основе зонально типичных доминантных видов кормовых растений обеспечивает ускоренное восстановление биоразнообразия и утраченной кормовой производительности на деградированных аридных пастбищных землях. Весенне-летние и осенне-зимние пастбищные агроэкосистемы, сформированные из растений с разными ритмами развития, типом корневой системы, степенью устойчивости к засухе и жаре, более долговечны и продуктивны, нежели природные пастбищные экосистемы пустынь Центрально-Азиатского региона. Многовидовые пастбищные агроэкосистемы также намного разнообразнее по составу кормовых растений, которые лучше поедаются и полнее удовлетворяют физиологическую потребность животных в питательных веществах.
Бесплатно
Статья научная
Один из характерных признаков птиц - оперение, которое представляет собой производное кожных покровов, имеет сложное строение и специфический процесс образования. Функция оперения заключается в терморегуляции, защите от механических повреждений тела и осуществление полета. Кроме того, окраска и формы пера на различных участках туловища служат половым признаком птицы. Линька взрослой птицы зависит от сезонов года, возраста и условий содержания. Смена оперения продуцирующей птицы тесно связана с репродуктивными функциями. У кур, уток, гусей, индеек, цесарок очень часто происходит полная или частичная смена оперения под влиянием изменившихся внешних факторов содержания. Воздействуя на птицу стрессорами, можно вызвать линьку и тем самым повлиять на продуктивный цикл. Линька представляет собой сложный биологический процесс. Смена оперения происходит в результате изменения взаимодействия желез внутренней секреции - гипофиза, щитовидной и половых. Влияние гормонов на обмен веществ, индуцирующих линьку, осуществляется при посредстве центральной нервной системы (I.C. Dunn с соавт., 2009). Изменения морфологических, физиологических процессов позволяет манипулировать воспроизводительными функциями организма, оптимизировать время и интенсивность яйценоскости у кур, а также спермопродукцию у петухов. С учетом перечисленного нами была поставлена задача изучить процессы, происходящие в организме мясных кур и петухов под воздействием факторов, вызывающих принудительную линьку (А.П. Коноплева с соавт., 1976; Ш.А. Имангулов с соавт., 2000; П.Ф. Сурай с соавт., 2012). В качестве таких факторов использовали зоотехнические, химические и гормональные. Состояние желез внутренней секреции (щитовидной, гипофиза, надпочечников), а также теплопродукцию, содержание Са и тироксина в крови птицы определяли перед воздействием и в динамике через 7, 30 и 60 сут после воздействия. Выяснилось, что изменения, происходящие в период линьки, оказали большое влияние на усвоение питательных веществ, отложение жира и продуктивность кур. Петухи, подвергшиеся стрессорам, не сбрасывали перо, но у них в значительной степени снижалась спермопродукция, вследствие чего оплодотворенность яиц во втором цикле продуктивности была ниже на 3-5 %. Яйценоскость кур после линьки прекращалась и возобновлялась через 45-60 сут, когда наступал следующий цикл продуктивности. Яйценоскость по интенсивность достигала 60 % и продолжалась еще 6 мес. Отмечено также, что цыплята, выведенные от перелинявших кур, были более жизнеспособными. Сравнительное изучение продуктивности кур после линьки показало преимущество применения зоотехнического способа ее инициации перед химическим и гормональным воздействием. В результате работы выявлено, что изменения в организме кур современных мясных кроссов аналогичны наблюдавшимся ранее другими исследователями на менее продуктивной птице.
Бесплатно
Облучение ультрафиолетом как способ повышения содержания витамина D в пищевой продукции
Статья обзорная
Дефицит витамина D, который обнаруживается у 50-90 % взрослого и детского населения Российской Федерации (И.Н. Захарова с соавт., 2015; В.М. Коденцова с соавт., 2017, 2018) и вызван его недостаточным потреблением с пищей и сниженным эндогенным синтезом в коже вследствие малой инсоляции, ассоциируется со многими хроническими заболеваниями и остается серьезной проблемой (A. Hossein-nezhad c соавт., 2013). Один из вариантов биофортификации, получивший название «bio-addition», основан на способности живых организмов под действием УФ-облучения образовывать витамин D из эндогенного эргостерола. Образующийся в организме животных, грибов или дрожжей витамин D проходит стадии биотрасформации и в результате потребляется человеком в натуральном виде. Облучение животных ультрафиолетом позволяет минимизировать сезонные вариации концентрации витамина D в коровьем молоке (R.R. Weir с соавт., 2017). После пребывания свиней в течение 14 сут по 1 ч на солнце в летний полдень содержание витамина D3 в мясе повышалось (p
Бесплатно
Обоснование генетического потенциала у интенсивных сортов мягкой пшеницы (Triticum aestivum L.)
Статья научная
Первичный центр происхождения мягкой яровой пшеницы ( Triticum aestivum L.) - Переднеазиатский (Н.И. Вавилов, 1926) и Среднеазиатский регионы (П.М. Жуковский, 1971). Вначале этот гексаплоид широко распространился на территории Плодородного полумесяца (Н.П. Гончаров, 2013). Расширение его ареала шло из первичного центра происхождения вида на окраины. К северу естественный отбор был направлен на формирование холодостойких, к югу - засухоустойчивых яровых форм (Н.И. Вавилов, 1926; Qing-Ming Sun с соавт., 2009). Анализ происхождения интенсивных сортов мягкой пшеницы показывает, что более чем 150 лет они формировались на основе генетического материала вторичных (P.A. Gepts, 2002; G.M. Paulsen с соавт., 2008), индуцируемых и периферийных центров, обладающих огромным потенциалом (R. Vencovsky с соавт., 2003; S. Сох, 2009). Низкорослый японский сорт Akagomughi стал основой интенсивного направления селекции культуры (Н.И. Вавилов, 1987). Удачное сочетание генетических ассоциаций у производных венгерских (Банатка), русских (Крымка), местных галицийских, английских скверхедов и китайской низкостебельной пшеницы позволило получить высокоурожайный, пластичный, интенсивный озимый сорт Безостая 1. Благодаря высокой сортообразующей способности Безостая 1 вошла в родословные всех лучших по урожайности интенсивных сортов озимой мягкой пшеницы. С 1970-х годов на их основе создавались интенсивные сорта яровой пшеницы - например, Казахстанская 10 (двуручка) и Икар (яровая). Следует учитывать, что использовать для гибридизации яровизированные семена озимых нежелательно, поскольку при этом возникают термофитомутации, снижающие генетическую ценность исходных форм. При скрещивании озимых с яровыми необходимо использовать такие технологии, которые позволяют им одновременно проходить фазу цветения (В.В. Новохатин с соавт., 2014). Дискретное проявление наследования у каждого созданного сорта приводит к определенному изменению его биоморфологических и физиолого-биохимических признаков и свойств, отражающих эволюционную направленность селекции. Так, сорт Казахстанская 10, в родословной которого 39 сортов (из них 23 озимые), имеет хорошо развитую, глубоко проникающую (243 см) корневую систему, характеризуется выносливостью к засолению, предуборочному прорастанию зерна на корню и фузариозу. Потенциальная урожайность при орошении - 8,02 т/га. Сорт распространен в Средней Азии и на юго-востоке Казахстана, возделывается в Башкортостане, Курганской и Тюменской областях. Казахстанская 10 участвует во многих селекционных программах. Результатом одной из них стало создание среднеспелого, среднерослого, устойчивого к полеганию, интенсивного, выносливого к предуборочному прорастанию зерна в колосе сорта Икар (Богарная 56 озимая ½ Казахстанская 10) (разновидность пиротрикс), генеалогическое древо которого включает 59 сортов различного экологического происхождения. Его отличительные особенности (наличие опушения и темная окраска колоса) способствуют ускоренному созреванию зерна, что очень важно для условий Сибири и Зауралья. Полная родословная создаваемых сортов позволяет теоретически обосновывать подбор родительских пар для скрещивания, вести направленный формообразовательный процесс и отбор генотипов нужного экотипа.
Бесплатно
Ограниченный протеолиз как способ снижения аллергенности запасных глобулинов семян
Статья обзорная
По данным SDAP (структурная база данных аллергенных белков), запасные 11S и 7S глобулины семян арахиса, сои и некоторых других растений являются аллергенами. Структурной основой доменов двудоменных субъединиц 11S и 7S глобулинов служит β-баррель, соединенный с группой α-спиралей. В процессе эволюции в аминокислотных последовательностях запасных глобулинов за пределами структурного модуля β-баррель-α-спирали появились протяженные неупорядоченные вставки с повышенной чувствительностью к протеолитической атаке. Эти вставки определяют закономерности ограниченного протеолиза запасных глобулинов в прорастающих семенах и in vitro. В настоящем обзоре анализируются экспериментальные данные, полученные при исследовании ограниченного протеолиза запасных глобулинов семян арахиса (Arachis hypogaea L.), сои (Glycine max L.) и некоторых других растений. Установлено, что ограниченный протеолиз 11S глобулина арахиса (A. Cherdivară с соавт., 2017) приводит к разрушению С-концевой области a-цепей, включая участок, образующий группу a-спиралей...
Бесплатно
Статья обзорная
Системы земледелия, представляющие собой комплекс взаимосвязанных агротехнических, мелиоративных и организационных мероприятий, обеспечивающих эффективное использование агроландшафтов, сохранение и повышение плодородия почвы, а также получение высоких урожаев, рассматриваются как инструмент управления сельскохозяйственным производством, особенно актуальный в современных изменяющихся социально-экономических и природно-климатических условиях. Оптимизация таких систем в значительной степени строится на расчетах числовых значений параметров агроэкосистем и прогнозировании их динамики с применением математических моделей. В растениеводстве получили развитие статистические и динамические имитационные прогнозные модели. Последние модели более точные, адаптивные и позволяют описать развитие агроэкосистем при нестабильных климатических условиях и под воздействием различных агротехнических мероприятий. Математические модели широко обсуждаются в научной литературе по экологии, почвоведению, растениеводству. Основные проблемы регионального планирования систем земледелия на средне- и долгосрочную перспективу могут быть решены на основе моделирования в среде геоинформационных систем. Обзор подходов к прогнозированию продуктивности посевов на основе массовых расчетов по имитационной модели агроэкосистемы в геоинформационной среде позволяет определить, как можно их использовать для обоснования систем земледелия. При этом по пространственному охвату методы моделирования делятся на макромасштабные, мезомасштабные и микромасштабные. В общем случае для разных масштабов используются неодинаковые подходы. Для создания адекватной этим подходам универсальной среды массовых расчетов по динамическим моделям агроэкосистем для разных уровней пространственного охвата предлагается использовать соответствующие компьютерные оболочки для поливариантных расчетов - универсальную среду моделирования, для которой представлены требования для проведения расчетов по разным моделям от различных поставщиков. Решение проблемы формирования набора точек для расчета по модели состоит в том, что они должны находиться на возделываемых сельхозугодиях и адекватно представлять почвенные и климатические условия региона.
Бесплатно
Статья обзорная
История селекционно-генетических исследований льна ( Linum usitatissimum L.) насчитывает более 100 лет, но их актуальность не снижается. Более 200 сортов этой культуры предлагается на международном рынке для возделывания на масло и волокно с объемом площадей соответственно около 1 млн га и 0,3 млн га ежегодно. Разнообразие агроклиматических условий в льносеющих странах и прогресс в технологиях переработки и применения льнопродукции определяют необходимость ускорения селекционного процесса, длительность которого в настоящее время составляет до 10-15 лет. Доминирующий метод создания сортов льна - внутривидовая гибридизация с последующей системой отборов. Базовый элемент селекционной работы - экологическое изучение и широкое вовлечение в гибридизацию не только лучших современных сортов, но и стародавних кряжей, местных и селекционных форм (С.Н. Кутузова с соавт., 2010; A. Diedrechsen с соавт., 2013). Пребридинговая работа направлена на преодоление ограничений традиционных методов гибридизации за счет особенностей комбинационной изменчивости (Л.Н. Павлова, 2010). Индуцирование рекомбинаций возможно при использовании стрессовых условий возделывания гибридных растений (А.А. Жученко мл. с соавт., 2009). Использование физических (g-излучение) и химических (нитрозометилмочевина, этиленимин, диметилсульфат) мутагенов значительно повышает выход мутантных форм масличного и долгунцового льна с положительными хозяйственно ценными признаками (М.И. Логинов с соавт., 2005; И.В. Ущаповский, 2013). Приведены примеры использования методов культуры клеток и тканей, расширяющие сомаклональную изменчивость и позволяющие получать селекционно-значимые линии льна, в том числе устойчивые к болезням (фузариоз, антракноз) (В.А. Лях с соавт., 2008; Н.В. Пролетова, 2010). Рассматриваются методы ДНК маркирования, позволяющие группировать генетический материал льна в соответствии с его генетической близостью, что позволяет оптимизировать подбор пар для гибридизации с целью сохранения максимального генетического разнообразия селекционного материала (Y.B. Fuetal, 2003; В.А. Лемеш с соавт., 2006). SSR маркирование рассматривается как перспективное направление для генетической идентификации линий и сортов льна (В.А. Лемеш с соавт., 2013), выявления меж- и внутривидовых генетических связей (J. Vromans, 2006), возможных связей маркеров с хозяйственно ценными признаками (В.А. Лемеш с соавт., 2012) и установления групп сцепления между маркерами (S. Cloutier, 2012). Представлена характеристика микросателлитных маркеров (SSR) у ряда генотипов льна. Рассматриваются аспекты официального применения молекулярных маркеров при испытании сортов по критериям ООС (отличимость, однородность, стабильность) в странах-участниках UPOV (International Union for the Protection of New Varieties of Plants). Выбор методов молекулярного маркирования должен быть согласован не только с технической, но и юридической позиций. Рассмотрены направления возможной интеграции традиционных селекционных методов и методов молекулярной биологии для создания новых сортов льна с заданными параметрами хозяйственно ценных признаков.
Бесплатно
Статья обзорная
Органическое сельскохозяйственное производство активно развивается в России и в мире (S.Y. Dhurai с соавт., 2014). Темпы его роста составляют до 30 % в год, современный рынок органических продуктов достигает более 200 млрд долларов. Выращенные по технологиям органического земледелия продукты стоят на 20 %, а иногда и в два раза дороже, что привлекает многих производителей. Но ценовое преимущество нивелируется снижением урожайности культур при использовании технологий органического земледелия (Г.Н. Фадькин с соавт., 2015). Повысить доходность органического земледелия может использование специализированных сортов (V. Seufert с соавт., 2012). Однако до сих пор нет четкого разделения направлений селекционной работы при создании материала для этих технологий. Цель нашего обзора - определить эффективные направления и спектр признаков, по которым должна вестись селекция при создании сортов риса для органического земледелия, а также молекулярные маркеры для ускорения селекционной работы. Сорта для органического земледелия должны обладать высокой адаптивностью к биотическим и абиотическим стрессам, конкурентоспособностью, эффективным минеральным питанием и фотосинтезом (T. Vanaja с соавт., 2013). Перечисленные признаки комплексные и в значительной мере взаимосвязаны. Так, конкурентоспособность генотипа у риса обеспечивается высокой скоростью роста, эффективным побегообразованием (кущение); морфотипом с минимальным затенением в плотном посеве; высокой эффективностью фотосинтеза, позволяющей наиболее полно использовать солнечную энергию; формированием корневой системы с высокой поглощающей способностью (E.T. Lammerts van Bueren с соавт., 2011; J.K. Goncharova с соавт., 2018). При этом повышение специфической адаптивности к комплексу стрессов требует больше усилий и не гарантирует результата, так как внутрилокусные и межгенные взаимодействия в значительной степени нивелируют эффекты отдельных генов. В природе на растение воздействуют группы факторов, что обесценивает однонаправленную адаптивность. Специфическая устойчивость к патогенам, как правило, преодолевается ими в очень короткие сроки (A.H. Van Bruggen, 1995). Показана большая перспективность повышения общей адаптивности за счет неспецифической (полевой) устойчивости. Рассмотрены наиболее полиморфные локусы, которые у отечественных сортов риса сцеплены с генами, определяющими эффективность генетических систем, контролирующих скорость роста, фотосинтез, минеральное питание и обеспечивающих формирование неспецифической адаптивности (L. Huang с соавт., 2016). Интенсивный рост, высокая фотосинтетическая активность и эффективность минерального питания повышают жизнеспособность растений, позволяя им максимально быстро проходить фазы, чувствительные к стрессу, что сокращает вероятность повреждения экстремальными температурами или другими факторами, снижающими жизнеспособность, что актуально при органическом земледелии. Для российских сортов риса показано, что с локусами, определяющими эффективность фотосинтеза, ассоциированы микросателлитные маркеры RM154, RM600, RM550, RM347, RM240, RM154, RM509, с локусами, связанными с дифференциацией по типу минерального питания, - маркеры RM261, RM6314, RM126, RM463, RM405, RM509, RM242, с солеустойчивостью - RM463, RM245, RM242, RM3276, RM5508, RM574, RM542, с темпами роста проростка - RM261, RM405, RM463, RM242 и RM6314. В районах локализации выявленных маркеров расположены гены, определяющие энергию прорастания, устойчивость к засухе, толерантность к низким температурам, морфотип и размеры корневой системы, соотношение биомассы надземной и подземной части растения риса, стабильность мембран клеток в условиях стресса, фотосинтетический потенциал сорта (G.A. Manjunatha с соавт., 2017; J. Аli с соавт., 2018).
Бесплатно
Статья обзорная
Крупномасштабное промышленное производство генетически модифицированных (ГМ) растений, и в частности кукурузы, началось в 1996 году. К 2016 году площадь, занимаемая ГМ-культурами, увеличилась в 100 раз, при этом почти треть этих площадей занимает ГМ-кукуруза, поэтому вопросы ее распространения и перекрестного опыления стали более актуальными в практическом аспекте. В Россия никогда не выращивали ГМ-культуры, хотя уже 10 лет назад в Российской Федерации прошли исследования и были разрешены для использования 15 ГМ-линий, в том числе 8 - кукурузы. Федеральным законом от 3 июля 2016 года № 358-ФЗ установлен запрет на коммерческое выращивание ГМ-растений в России, но впервые разрешено выращивать и тестировать ГМ-растения в научных целях. Однако необходимая правовая база для проведения таких исследований не была разработана ни до, ни после вступления в силу Федерального закона № 358-ФЗ. Согласно Конвенции по биоразнообразию (1993), каждая страна-участница должна разработать стратегию и программу по сохранению и использованию своих биоресурсов, принимая во внимание их гарантированное и безопасное воспроизводство...
Бесплатно
