Обзоры, проблемы. Рубрика в журнале - Сельскохозяйственная биология
Статья обзорная
Кроталярия ситниковая ( Crotalaria juncea L.) - однолетнее бобовое растение многоцелевого назначения. Это древнейшая лубяная культура, которая выращивается на полях тропических регионов для получения волокна (H.R. Bhandari с соавт., 2016, 2022). В 1791 году растение было привезено в Европу, где возделывается в качестве альтернативной сидеральной культуры. Доказано, что кроталярия производит достаточное количество сухого вещества, чтобы защитить почву от возможной эрозии, а также обеспечивает накопление азота в количестве, полезном для последующих культур в диверсифицированном севообороте (D. Scott с соавт., 2022, A.P. Barros с соавт., 2022). В США растение занимает одно из ведущих мест в списке промежуточных покровных культур. Сухая зеленая биомасса содержит от 18 до 22 % белка, но может идти на корм скоту лишь в ограниченном количестве (˂ 10 % от объема получаемого силоса), поскольку в ней на стадии цветения накапливается токсическое алкалоидное вещество монокроталин. В семенах содержится до 35-40 % белка, и также присутствует небольшая доля (до 0,1 %) токсичных дегидропирролизидиновых алкалоидов (триходезмин, джунсеин, апигенин-7-4'-0-диглюкозид, апигенин-7-глюкуронид, лектин, сенеционин и сенецифиллин) и аминокислот (α-амино-β-оксиламинопропионовая, α-аминоксиламиномасляная и/или α,γ-диаминомасляная кислота) (V.B. Malashetty с соавт., 2015; F. Prada с соавт., 2020). Их включение в рацион животных требует особого подхода и по возможности нежелательно. Основной нетоксичный сорт, используемый в настоящее время в США, - Tropic Sun. У других сортов накопление токсичной концентрации алкалоидов в биомассе происходит на стадии цветения, через 60 сут после посева, поэтому биомассу растений на силос следует убирать в этот срок (J.E. Garzon с соавт., 2021; J.B. Morris с соавт., 2015). Отмечено, что обрезка побегов до 30 см через 60-100 сут после посева и повторное выращивание в течение 70 сут увеличивают содержание азота в биомассе (A.S. Abdul-Baki с соавт., 2001). В современной системе биологического земледелия в России кроталярия также может быть использована в качестве нетрадиционной покровной культуры для армирования почвенного грунта, улучшения плодородия и проведения мероприятий по рекультивации. Ареалом для ее возможного выращивания могут служить южные регионы с теплым умеренным климатом, в частности Краснодарский край, Республики Адыгея и Крым. В семенах культуры найдены полисахариды (галактоманнаны) - биологически активные вещества, обладающие ростостимулирующим действием в отношении других растений (Р.П. Закирова с соавт., 2020). Эти метаболиты, получаемые в результате процесса рафинирования (дегуммирования) растительного масла, извлекаемого из семян, могут быть сопоставимы по качеству с экстрактами семян из другой востребованной в настоящее время однолетней бобовой культуры - гуара ( Cyamopsis tetragonolоba (L.) Taub) (Е.А. Дзюбенко с соавт., 2023). Вторичные метаболиты, полученные из листьев кроталярии, - богатый источник углеводов, стероидов, тритерпенов, фенолов, флавоноидов, алкалоидов, аминокислот, сапонинов, гликозидов, дубильных веществ и летучих масел (S.K. Dinakaran с соавт., 2011). Таким образом, кроталярия ситниковая обладает гиполипидемическим, антиоксидантным, антибактериальным, противогрибным, противодиарейным, противовоспалительным, гепатопротекторным и многими другими фармакологическими эффектами. Еще одно практическое применение C. juncea - производство экономически выгодного биотоплива (S. Sadhukhan с соавт., 2016).
Бесплатно
Статья обзорная
Мировое производство молока, по оценкам ФАО, увеличилось с 694 млн т в 2008 году до 914,3 млн т в 2020 году. В настоящее время продолжается селекция по признаку высокой молочной продуктивности, что, по мнению некоторых авторов, может быть одной из главных причин ухудшения качества молока и здоровья животных, включая фертильность. Своевременный мониторинг физиологического состояния животных и их продуктивности приобретает особое значение. Моделирование лактационных кривых считается одним из наиболее эффективных методов прогнозирования компонентного состава молока, удоя и здоровья животного. Их часто используют в качестве инструмента ранней диагностики некоторых заболеваний, что помогает снизить затраты на лечение и улучшить прогноз течения болезни. Таким образом, прогнозирование эволюции надоев молока служит важным этапом в принятии управленческих и селекционных решений при ведении стада и широко используется в диагностических целях. Нами представлен краткий обзор различных математических методов моделирования лактационных кривых (как по удою, так и по другим ключевым параметрам, таким как процент содержания жира, выход жира и белка), описанных в отечественной и зарубежной специальной литературе. Рассмотрены классическая модель Вуда (P.D.P. Wood, 1967), параметрические модели Вилминка (J.B.M. Wilmink, 1987) и Али-Шеффера (T.E. Ali and L.R. Schaeffer, 1987), модели, построенные с помощью алгоритмов машинного обучения. Стоит отметить, что универсальной модели описания лактационных кривых не существует, однако модель Вуда в большинстве случаев имеет преимущества за счет хорошего соотношения простоты и точности предсказаний параметров будущих лактаций. Исследования показали, что большая часть моделей неустойчивы к уменьшению входных данных. Это практически исключает их применение в хозяйствах, в которых отсутствует возможность на регулярной основе корректно проводить сбор данных о лактационной деятельности животных. Отклонения реальных удоев от удоев, предсказанных хорошо подобранной моделью, могут служить четким индикатором развития заболеваний у особи и использоваться для предупреждения и выявления заболеваний вымени, таких как мастит.
Бесплатно
Статья обзорная
В мировом животноводстве среди опухолевых болезней наибольшую опасность представляет лейкоз крупного рогатого скота. С прошлого века это неопластическое заболевание остается актуальным для ветеринарной медицины и, кроме того, возникает все больше вопросов в связи с потенциальной угрозой вируса лейкоза крупного рогатого скота (Bovine leukemia virus, BLV) для человека. Обозначенная проблема дискутируется (Г.Ю. Косовский с соавт., 2016), что дополнительно стимулирует как фундаментальные исследования патогена и вызываемой им патологии, так и совершенствование приемов диагностики и оздоровления поголовья для повышения обеспечения эффективного молочного скотоводства и ветеринарно-санитарной безопасности продукции. Проблеме распространения вируса в популяции животных, его особенностям, перспективам оздоровления поголовья на основе селекции и вакцин, разрабатываемых в мире, посвящен ряд публикаций (S.G. Hopkins с соавт., 1997; M.A. Juliarena с соавт., 2017). В своем сообщении мы сравнили исторический опыт эрадикации BLV в СССР, России и за рубежом, дополнительно сосредоточившись на возможной роли этого патогена в возникновении онкологических заболеваний у людей. Основными методами диагностики лейкоза крупного рогатого скота в ветеринарной практике остаются серологические - реакция иммунодиффузии (РИД) в агаровом геле и иммуноферментный анализ (ИФА, ELISA). Для исследования на лейкоз крупного рогатого скота с правилом асептики и антисептики отбирают пробы крови и молока. В публикации G.C. Buehring с соавт. (2019) сообщается об обнаружении провирусной ДНК BLV в лейкоцитах крови у 38 % пациентов, обследованных методами ПЦР и секвенирования ДНК. При этом антитела IgG к BLV были обнаружены у 32 %, IgM - у 58 % и IgA - у 32 % обследованных. Накоплен значительный массив данных об изменении обмена веществ у BLV-положительных животных. В частности, у них нарушается метаболизм критической незаменимой кислоты - триптофана, что приводит к накоплению в организме опасных эндогенных метаболитов: 4-8 раз увеличивается в содержание свободного триптофана, индола и антраниловой кислоты, которые откладываются в органах иммунной и кроветворной системы (лимфатические узлы, селезенка, печень), в молочной железе, легких, почках. Установлено, что молоко, полученное от лейкозных животных, отличается от молока здоровых особей по физико-химическим, бактериологическим (лизоцим), технологическим показателям и минеральному составу. Доказано, что выпаивание мышам линии С57 пастеризованного молока и термически обработанного мяса от РИД-положительных коров приводило к изменениям клеточного состава крови у подопытных животных. Анализ доступных данных позволяет сделать однозначный вывод о повышенной опасности для здоровья человека продукции, полученной от инфицированного BLV крупного рогатого скота. Несмотря на отсутствие убедительных доказательств, что BLV патогенен для человека, обеспокоенность по поводу этиологической роли этого вируса в возникновении онкологических заболеваний у людей дополнительно определяет необходимость продолжать исследования по контролю этого распространенного онкогенного ретровируса в скотоводческих хозяйствах и его эрадикации.
Бесплатно
Статья обзорная
Проблема загрязнения окружающей среды пестицидами не теряет своей актуальности ввиду растущей потребности в продовольствии и в связи с многофакторностью процессов их биотрансформации и биоаккумуляции в живых организмах. По состоянию на 11 июля 2023 года в Российской Федерации зарегистрировано более 1200 препаративных форм разрешенных к применению инсектицидов, акарицидов и гербицидов (без учета фунгицидов, родентицидов, репеллентов, десикантов, регуляторов роста растений, микробиологический и биологических пестицидов и др.), многие из них входят в список особо опасных согласно данным PAN, например диазинон, хлорпирифос, диметоат, имидаклоприд, малатион, спиносад (PAN List of HHPs, 2021). Неконтролируемое применение пестицидов приводит к накоплению исходных соединений, метаболитов и продуктов разложения в почве, воде, растениях, организме животных и последующей биомагнификации стойких загрязнителей на более высоких трофических уровнях (V.P. Kalyabina с соавт., 2021; C.M. Volschenk с соавт., 2019; Z. Zhang. с соавт., 2019). Кроме целевых вредителей пестициды оказывают неблагоприятное воздействие на сами сельскохозяйственные культуры, микробиоту почвы, а также объекты природных экосистем и человека. Более безопасны биопестициды, но при одновременном решении нескольких агротехнических задач их высокая селективность становится недостатком (W.-H. Leong с соавт., 2020; De O.H. Gomes с соавт., 2020). Абсорбция, распределение и перемещение пестицидов в биологических системах определяются их липофильностью (T. Chmiel с соавт., 2019; R. Beiras, 2018; S.-K. Kim с соавт., 2019). Высокая липофильность создает условия для высокого метаболического клиренса соединений. Прогнозировать биологическую активность веществ в организме позволяет logP, описывающий их сродство к белкам-мишеням (T. Chmiel с соавт., 2019), где Р - коэффициент распределения, показывающий соотношение концентраций соединения в двух несмешивающихся фазах при равновесии. При чрезмерно высокой липофильности (logP > 5) пестициды могут связываться с гидрофобными мишенями, что приводит к неселективности и более высокой токсичности (C. Olisah с соавт., 2021). В настоящее время получено недостаточно данных о метаболизме и биоаккумуляции пестицидов в организме сельскохозяйственных животных и синергетических эффектах в реальных условиях. Распределение пестицидов в почве, грунтовых и поверхностных водах зависит, кроме их липофильности, от рН, температуры, количества изначально вносимых препаратов, содержания органических и неорганических веществ, сорбционных свойств твердых частиц (С.Д. Бурлака с соавт., 2019; S. Hintze с соавт., 2021; F.A.P.C. Gobas с соавт., 2018). Накопление пестицидов в почве приводит к снижению активности почвенных микроорганизмов, участвующих в круговороте элементов и разложении органических веществ, и может служить биологическим индикатором загрязнения экосистем. Содержание пестицидов в объектах окружающей среды в большинстве случаев определяют методами газовой, высокоэффективной и ультравысокоэффективной жидкостной хроматографии, иммуноферментным методом и капиллярным электрофорезом (A. Samsidar с соавт., 2018; S. Hintze с соавт., 2021; L. Fu с соавт., 2018). Газовая хроматография больше подходит для летучих и термически стабильных соединений, а высокоэффективная жидкостная хроматография - для нелетучих и полярных. Для реализации нецелевого подхода, позволяющего идентифицировать и определять не выявленные при целевом исследовании соединения, подходящим инструментом может быть сочетание хроматографического разделения с масс-спектрометрией высокого разрешения. Поиск безопасных средств защиты растений и прогнозирование их токсичности, процессов биоаккумуляции в объектах окружающей среды и переноса по пищевым цепям возможно с использованием «нецелевого поиска», позволяющего одновременно проводить целевой и нецелевой анализ пестицидов, а также их метаболитов, и современных математических моделей QSAR, основанных на связи физико-химических свойств молекул и их воздействия на живые организмы (A. Speck-Planche, 2020; Н.А. Илюшина, 2019; О.Г. Колумбин, 2020), а именно липофильных свойств с их биологической активностью.
Бесплатно
Метаболизм свинца и механизмы его цитотоксического действия в организме млекопитающих
Статья обзорная
В России загрязнение окружающей среды соединениями свинца считается наиболее распространенным (В.В. Снакин, 1998). Изучение механизмов влияния, закономерностей поступления в организм, последующего распределения и выведения этого токсичного тяжелого металла необходимо для обоснования допустимых пределов его воздействия на млекопитающих и оценки биологических эффектов. Эти данные постоянно пополняются, а их обобщение требует актуализации с учетом изменения климатических и экологических условий, антропогенных воздействий, расширения географии наблюдений. Процесс всасывания свинца в желудочно-кишечном тракте (ЖКТ) млекопитающих зависит от проницаемости мембраны эпителиальных клеток кишечника. На интенсивность всасывания влияют физико-химические свойства (концентрация, размер частиц, минералогический состав, растворимость соединения в жидкой среде ЖКТ, величина ионного потенциала, атомная масса) и физиологические особенности организма (пол, возраст, живая масса, обмен веществ, беременность, лактация), а также состав рациона и содержание в нем протеина, клетчатки, кальция, цинка, железа, марганца и витамина D (J.A...
Бесплатно
Метанообразование в рубце и методы его снижения с использованием алиментарных факторов (обзор)
Статья обзорная
Метан - один из важных парниковых газов, обладающий более высоким потенциалом глобального потепления, чем углекислый газ. Сельское хозяйство, особенно животноводство, считается крупнейшим сектором производства антропогенного метана. Среди домашнего скота жвачные животные являются основными источниками метана. Производство и выбросы метана жвачными животными в мире увеличиваются с увеличением численности жвачных животных, что помогает удовлетворить потребности в питательных веществах растущего населения во всем мире. В рубце жвачных преобладает гидрогенотрофный сценарий метаногенеза - непрерывного процесса, осуществляемого археями, при котором метан образуется в результате реакции водорода и углекислого газа. За последние 50 лет опубликованы результаты огромного количества исследований, которые улучшили понимание сложных процессов ферментации рубца и метаногенеза у жвачных животных, а также средств, с помощью которых можно измерить и снизить выработку метана в организме жвачных (K.A. Beauchemin с соавт., 2020). Все известные стратегии по снижению образования метана в организме жвачных животных можно разделить на две группы. Первая группа объединяет стратегии управления процессом с помощью рационов и других факторов, влияющих на микрофлору рубца. Качество, способ подготовки кормов, соотношение концентрированных и грубых кормов в рационе влияют на выбросы метана. Некоторые корма могут повышать выработку пропионата или снижать выработку ацетата, уменьшая концентрацию водорода в рубце, который будет преобразован в метан. К кормовым стратегиям также относят использование модификаторов - кормовых добавок, которые прямо или косвенно ингибируют метаногенез, и осуществление биологического контроля (дефаунизация, применение препаратов бактериоцинов, бактериофагов, иммунизация), направленные на снижение содержания метаногенов. Ко второй группе стратегий можно отнести повышение продуктивности животных за счет генетических и других факторов. Повышение продуктивности позволит снизить образование метана в организме на единицу продукции (мяса или молока) (M. Islam с соавт., 2019). Применение кормовых факторов различной природы (жировые добавки, органические кислоты, пробиотики, ионофоры, фитогеники) может служить стратегией для снижения метанообразования в организме жвачных (M. Wanapat с соавт., 2021; R.D. Marques с соавт., 2021; S.H. Kim с соавт., 2020). Манипуляции с питанием представляют собой упрощенный и прагматичный подход, который может обеспечить более высокую продуктивность животных и снижение уровня выбросов данного газа (M.D. Najmul с соавт., 2018). В обзоре, наряду с описанием процесса метаногенеза, обобщаются результаты современных исследований по вопросу влияния на образование метана в организме жвачных различных алиментарных факторов (структура и состав рационов, применение фитогеников - сапонинов, танинов, флавоноидов и эфирных масел). Тип рациона, качество объемистых и концентрированных кормов, их химический состав, соотношение, подготовка к скармливанию влияют на выбросы метана в организме жвачных. При этом многообещающим подходом к смягчению выделения метана служит добавление небольшого количества зерна в грубые корма и скармливание кормов высокого качества, использование корма с меньшим содержанием клетчатки и более высоким содержанием растворимых углеводов. Использование фитогеников (кормовых добавок, произведенных из различных ботанических частей растений) - дешевый и экологичный способ снижения образования парниковых газов. Это также положительно влияет на резистентность животных. В литературе представлены довольно немногочисленные работы по изучению in vitro эффективности применения флавоноидов и других вторичных метаболитов растений для снижения эмиссии метана. Полученные результаты вариабельны и зависят от вида фитогеника, его характеристик, рациона животных. Требуется проведение исследований in vivo, в том числе для установления оптимальных дозировок фитогеников, дающих положительные результаты. Актуальным и перспективным представляется комбинирование различных фитогеников. Необходим комплексный подход к снижению газообразования в организме жвачных при одновременном сохранении активности ферментации, процессов переваривания и усвоения питательных веществ кормов.
Бесплатно
Механизмы иммунной защиты и перспективы создания ДНК-вакцин против африканской чумы свиней
Статья обзорная
Возбудитель африканской чумы свиней (АЧС) - крупный оболочечный вирус семейства Asfarviridae, содержащий двухцепочечную линейную ДНК 170-190 тыс. п.н., кодирующую более 150 белков, большинство из которых вовлечены во взаимодействия вирус-хозяин (L.K. Dixon с соавт., 2004). Вирулентные изоляты вызывают контагиозную геморрагическую болезнь со 100 % смертностью домашних свиней ( Sus scrofa domesticus ) и диких кабанов ( Sus scrofa ). Контроль над заболеванием осложняется отсутствием средств специфической профилактики (R.J. Rowlands с соавт., 2008; D.A. Chapman с соавт., 2011; P. Rahimi с соавт., 2010). Попытки защитить свиней от АЧС традиционными экспериментальными живыми, инактивированными, субъединичными вакцинами оказались неудачными (S. Blome с соавт., 2014). Иммунная защита при АЧС реализуется за счет цитотоксических Т-лимфоцитов-киллеров (ЦТЛ) и эффекторов антителозависимой клеточной цитотоксичности (АЗКЦ) и действует против вирусных белков на поверхности зараженных моноцитов (макрофагов). Установлен синергизм этих эффекторов (А.Д. Середа, 2013). На основании данных о локализации, структуре и функциональных свойствах вирусных белков, полипептидной специфичности антител в сыворотке крови свиней после введения аттенуированных или вирулентных штаммов вируса АЧС (ASFV), последствиях иммунизации свиней выделенными из зараженных клеток или рекомбинантными белками, ДНК-конструкциями белки р30, р54 и CD2v рассматривают в качестве потенциально протективных (S.D. Kollnberger с соавт., 2002; M.G. Barderas с соавт., 2001; J.G. Neilan с соавт., 2004). Существенный недостаток кандидатных ДНК-вакцин - относительно слабая индукция иммунных реакций, особенно у крупных млекопитающих, что требует специальных подходов (J. Rajcani с соавт., 2005; M.A. Liu с соавт., 2006; L.H. van Drunen с соавт., 2004). Для нацеливания лимфоцитов, экспрессирующих рецепторы CD48 и CD58 для белка CD2 антигенпрезентирующих клеток (AПК) предложено использовать секреторную часть (s) сходного с ним белка ASFV HA (или СD2v) (A. Brossay с соавт., 2003; K. Crosby с соавт., 2004). Введение в ДНК-конструкцию гена sHA усиливало как гуморальный, так и клеточный ответ против слитых белков p30 и p54 (F. Ruiz-Gonzalvo с соавт., 1996). Продемонстрировано усиление гуморального ответа при связывании p30 и p54 с одной цепью антитела к инвариантному эпитопу молекулы главного комплекса гистосовместимости (ГКГС) II класса у свиней. Однако в ряде случаев это приводило к ускоренной гибели животных после заражения вирулентными штаммами. Для стимулирования специфического CD8+-Т-клеточного ответа использовали конструкцию рСМV-UbsHAPQ, кодирующую антигенные детерминанты p30, p54 и sHA, слитые с клеточным убиквитином (Ub). Иммунизация рСМV-UbsHAPQ не индуцировала гуморальный ответ, выявляемый инструментально, но обеспечивала частичную защиту против контрольного заражения вирусом АЧС (J.M. Argilaguet с соавт., 2011). Перспективность ДНК-конструкций была подтверждена экспериментами по иммунизации короткими фрагментами вирусного генома, слитыми с геном клеточного убиквитина (ДНК-биб-лиотека ASFVUblib) (A. Lacasta с соавт., 2014). В результате иммунизации ASFVUblib 60 % свиней выжили после заражения вирулентным штаммом вируса. По данным иммуноферментного анализа (ИФА) у всех иммунизированных ASFVUblib свиней до контрольного заражения специфические антитела к белкам ASFV не обнаружили. CD8+-Т-клетки были единственной из исследованных клеточных субпопуляций, в которой у выживших свиней с 5-х сут после иммунизации отмечали статистически значимый рост. После иммунизации рекомбинантным бакуловирусом BacMam-sHAPQ с конструкцией, кодирующующей полноразмерные иммунодоминантные белки p30 и p54, слитые с карбоксильным концом внеклеточного домена вирусного гемагглютинина sHA под контролем промотора позвоночных, при контрольном заражении вирулентным штаммом у 66 % свиней не было виремии и клинических признаков заболевания (J.M. Argilaguet с соавт., 2013). Таким образом, результаты исследований по разработке ДНК-вакцин против ASFV можно рассматривать как обнадеживающие, хотя механизмы иммунного ответа на заражение этим вирусом еще требуют выяснения.
Бесплатно
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
Мобильные элементы Oryza sativa L. (обзор)
Статья научная
Ожидается, что глобальные изменения окружающей среды уже в ближайшие 50-70 лет приведут к созданию качественно новой среды обитания для многих организмов, затрагивая агроценозы, в силу чего адаптация сельскохозяйственных культур к климатическим условиям становится сложной селекционной задачей. Рис (Oryzasativa L.) входит в число лидирующих культур в мировом земледелии и служит модельным биологическим объектом (N. Kurata с соавт., 2002). Действие мобильных элементов, или транспозонов (transposable elements, TEs), повышая изменчивость доместицированных видов, способствует фенотипическому разнообразию и эффективности искусственного отбора (В.И. Глазко с соавт., 2022). Представленный обзор систематизирует знания о мобильных элементах риса и их применимости в селекции растений. Приводится характеристика TEs, свойственных родуOryza L. и культурному видуO. sativa(A.F. Tufan с соавт., 2020; S.Y. Jiang с соавт., 2013). Рассматривается вклад мобильных элементов в эволюцию рода. Выявлено, что LTR (long terminal repeat) ретротранспозоны, будучи главными компонентами геномов Oryza, при полиплоидизации распространяются в первую очередь, влияя на их размер вне зависимости от типа субгенома. Ретротранспозоны суперсемействаGypsy существенным образом коррелируют с размером геномов (A. Fornasiero с соавт., 2025). Полиморфизм инсерций мобильных элементов позволил сделать заключение о полифилетичном происхождении подвидов риса japonica и indica и группы Aus/boro в отличие от прежних представлений об их монофилетичной эволюции, основанных на данных о ключевом локусе доместикации Sh4 (локус осыпаемости) (M. Carpentier с соавт., 2019). С помощью TEs получены практические результаты по повышению продуктивности растений O. sativa. При облучении семян риса пучками тяжелых ионов высокой энергии созданы три мутантные формы с транспозициями Dasheng, mPing, Osr13 и RIRE2рядом с некоторыми генами, в частности OsSPCH2 и OsCPS2. В результате возросли размеры и масса семян, сократился период до цветения растений (X. Wen с соавт., 2023). В ряде исследований выявлены гены, активация которых TE не приводит к фенотипическим изменениям или сопровождается нежелательными последствиями для хозяйственно ценных признаков (R. Akakpo с соавт., 2020; X. Wen с соавт., 2023). Мутации, вызванные транспозиционной активностью, наследуются в ряду поколений до M5 (M. Komatsu с соавт., 2003). Число копий мобильных элементов играет решающую роль в проявлении агрономически важных признаков. При сравнении двух почти изогенных линий риса с одной и тремя копиями HUO доказано снижение продуктивности метелки (число и масса семян) и устойчивости к бактериальному ожогу (Xanthomonasoryzae) у трехкопийной линии (Y. Peng с соавт., 2019). Предлагается детектировать стрессовую толерантность O. sativa, используя IRAP маркеры мобильности Tos17. С помощью технологии CRISPR/Cas9 в культуре in vitro получен регенерант риса с целевой мутацией, вызвавшей делецию ретротранспозона Tos17 на 7-й хромосоме, что открывает перспективы геномного редактирования хозяйственно ценных генов, поврежденных TEs (H. Saika с соавт., 2019, Y. Luo с соавт., 2020). Таким образом, на рисе O. sativa показаны пути практического применения знаний о мобильных генетических элементах в селекции сельскохозяйственных культур. Расширение методов создания исходного материала и объединение с уже имеющимися возможностями позволит селекции более гибко реагировать на динамично меняющийся климат.
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
Развитие геномики и пангеномики становится все более актуальным для разработок новых методов решения традиционных проблем контроля и направленного влияния на изменчивость полигенных количественных признаков для сохранения и усовершенствования генетических ресурсов сельскохозяйственных видов. Для этого необходима систематизация данных об элементах организации генома, о генах и регуляторных геномных последовательностях. С этой целью в настоящей работе рассматривается функциональная «избыточность» генов, кодирующих белки (E.V. Koonin, 2000; G. Rancati с соавт., 2008; M. Isalan с соавт., 2008); видоспецифичность генетических основ адаптации к экологическим факторам даже у видов, близких по происхождению (B. Benjelloun с соавт., 2023); разная скорость эволюции геномных элементов (гены, кодирующие белки и некодирующие последовательности ДНК), вовлекаемых в общие и таксон-специфичные, видоспецифичные биологические процессы (чем выше специфичность, тем выше полиморфизм и эволюционно «моложе» изменчивость, как правило, связанная с давлением факторов окружающей среды) (W. Yang с соавт., 2022; J. Damas с соавт., 2022; M.J. Christmas с соавт., 2023). Обсуждаются мобильные генетические элементы (транспозоны) как центральный источник регуляторных элементов разных уровней организации регуляторных сетей (L.F.K. Kuderna с соавт., 2024), приводятся данные об их вовлеченности в изменчивость различных генов, мутации по которым вовлекаются в селекционную работу с сельскохозяйственными видами (P. Zhao с соавт., 2023; X.M. Zheng с соавт., 2019; R. Xiang с соавт., 2019). Рассматриваются подходы к управлению этими элементами с помощью генного и геномного редактирования с учетом данных как о таких вставках, так и о механизмах, препятствующих негативным эффектам их транскрипции и транспозиций (G. Farmiloe с соавт., 2023). Предполагается, что именно регуляторные элементы и механизмы их контроля могут быть эффективной мишенью для разработок методов управления генетическими ресурсами сельскохозяйственных видов.
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
