Обзоры, проблемы. Рубрика в журнале - Сельскохозяйственная биология
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
Статья обзорная
Возбудители микоплазмоза крупного рогатого скота (КРС) широко распространены во всем мире, в том числе в Российской Федерации (A.M. Parker c соавт., 2018; М. Абед Алхуссен c соавт., 2020). В настоящем обзоре рассматриваются три патогенных микоплазмы КРС - Mycoplasma bovis , M. bovigenitalium и M. dispar , их распространение, биологические свойства и лабораторные методы идентификации. Микоплазмы вызывают многочисленные заболевания КРС, включая маститы, артриты, кератоконъюктивиты, средний отит, пневмонии и репродуктивные патологии (R.A.J. Nicholas c соавт., 2008; F.P. Maunsell c соавт., 2011). Представители рода Mycoplasma характеризуются размером до 150 мкм, небольшим геномом (0,58-1,38 млн п.н.) с низким содержанием G-C (23-40 %) и отсутствием клеточной стенки, что обусловливает их полиморфность и устойчивость к антибиотикам, влияющим на процесс синтеза клеточной стенки бактерий (R.A.J. Nicholas c соавт., 2008; P. Vos c соавт., 2011). Поверхностные антигены микоплазм отличаются высокой изменчивостью как in vitro, так и in vivo, благодаря чему наблюдается значительная вариабельность изолятов (M.A. Rasheed c соавт., 2017). Это также играет важную роль для преодоления иммунной системы организма-хозяина. Кроме того, некоторые из антигенов участвуют в адгезии микоплазм к клеткам-хозяевам (Y. Guo c соавт., 2017). После адгезии многие микоплазмы производят продукты, которые повреждают клетки хозяина и усиливают патогенез (L.A. Khan c соавт., 2005). Они также могут образовывать биопленки, повышающие устойчивость к высыханию и тепловому стрессу (L. McAuliffe c соавт., 2006; F. Gomes c соавт., 2016). Более того, примембранное существование, внутриклеточная инвазия и выживаемость микоплазм в клетках КРС способствует сохранению этих патогенов и их распространению в организме хозяина (J. Van der Merwe c соавт., 2010). Инкубационный период при микоплазменной инфекции КРС зависит от инфекционной дозы, присутствия ассоциированных инфекций, условий содержания животных в стаде и стрессового состояния животных (M.J. Calcutt c соавт., 2018). Больные животные становятся источником инфекции, поскольку могут выделять патоген с носовыми истечениями и спермой в течение нескольких месяцев, а иногда и нескольких лет (K.A. Clothier c соавт., 2010; V. Punyapornwithaya c соавт., 2010). При низких температурах микоплазмы длительное время сохраняют жизнеспособность вне организма хозяина. Так, в глубоко замороженной сперме КРС возбудитель может оставаться инфекционно-активным в течение многих лет (A. Kumar c соавт., 2011). Высокая контагиозность некоторых видов Mycoplasma spp., сложности лечения микоплазмозов и экономические затраты на выбраковку пораженного поголовья обусловливают актуальность своевременной и точной диагностики для контроля и профилактики заболевания (A.M. Parker c соавт., 2018). Для выделения патогена, подтверждения его жизнеспособности и определения видовой принадлежности применяют культуральные методы исследования, однако у них много недостатков и ограничений. Культивирование микоплазм требует использования комплексных сред, специального оборудования и технических навыков (R.A.J. Nicholas c соавт., 2008; M.J. Calcutt c соавт., 2018; A.M. Andersson c соавт., 2019). Его проводят при температуре 37 °С и 5-10 % СО2 в течение 7-10 сут (P.J. Quinn c соавт., 2011). ПЦР-диагностика обеспечивает более быструю и точную идентификацию возбудителя, а с помощью серологических методов можно оценить иммунный ответ животных при вспышке микоплазмоза на ферме (A.M. Andersson c соавт., 2019). Кроме того, для идентификации и изучения возбудителей микоплазмозов КРС используются другие методы, такие как метод масс-спектрометрии MALDI-TOF MS, метод полногеномного секвенирования (WGS), позволяющий изучать геном микроорганизмов, методы латексной агглютинации, иммунохроматографический анализ и др. Каждый из подходов имеет свои преимущества и недостатки (M.J. Calcutt c соавт., 2018; B. Pardon c соавт., 2020).
Бесплатно
Статья обзорная
Частое применение антибиотиков в современном животноводстве грозит расширением спектра антибиотикорезестентных бактерий. Один из механизмов, ответственных за этот процесс, - кворум сенсинг (Quorum sensing, QS). Для его реализации бактерии используют специальные сигнальные молекулы для обмена информацией - аутоиндукторы (A.A. Miller с соавт., 2011). Благодаря изучению описываемого механизма стало известно о существовании веществ, выступающих в роли ингибиторов Quorum sensing (гасители кворума) (B. Rеmy с соавт., 2018), что сделало такие исследования еще более актуальными (J. Bzdreng с соавт., 2017). В своем обзоре мы обобщили современные данные о поиске и разработке таких биологически активных соединений, способных стать альтернативой антибиотическим препаратам, применяемым в сельском хозяйстве. Среди них можно выделить бактериальные ферменты (АГЛ-лактоназы, АГЛ-ацилазы, декарбоксилазы и дезаминазы), способные деградировать сигнальные аутоиндукторы кворум сенсинга (V.C. Kalia с соавт., 2011), а также a-амилазы, b-глюканазы, липазы и протеазы, способствующие разрушению биопленки (R. Sharma с соавт., 2001). Антимикробными свойствами также обладают ферменты животных - ацилаза I (D. Paul с соавт., 2010), параоксоназа (J.F. Teiber с соавт., 2008), лактоназа; ферменты растений - лакказа (R. Al-Hussaini с соавт., 2009), аллииназа, тиолзависимый фермент и лактоназа, выделенные из чеснока и лекарственных растений (A. Adonizio с соавт., 2008); ферменты морских организмов - бромопероксидаза из водорослей Laminaria digitata (а также галогенированные фураноны из Delisea pulchra ) и альгинатные лиазы, обнаруженные в водорослях, беспозвоночных и морских микроорганизмах (S.A. Borchardt с соавт., 2001; М. Manefield с соавт., 2000). Можно также отметить антимикробные пищеварительные ферменты, используемые в качестве кормовых добавок, - фитазу (O. Adeola с соавт., 2011), ксиланазу и лизоцим (G. Cheng с соавт., 2014). Перспективными представляются исследования фитобиотиков и эфирных масел в качестве ингибиторов кворум сенсинга (В.И. Фисинин с соавт., 2018). Их ингибирующая способность проявляется благодаря сходству химической структуры некоторых растительных экстрактов и ацил-гомосерин-лактона и инактивации сигнальных молекул (R. Chevrot с соавт., 2006; F. Nazzaro с соавт., 2013). Кроме того, в качестве альтернативы рассматривается комбинированное воздействие антимикробных препаратов, которое способно дать синергетический эффект за счет разнообразия механизмов, необходимых для преодоления рецидивирующей бактериальной коммуникации и уничтожения персистирующих клеток. В состав таких полипрепаратных коктейлей может включаться сочетания антибиотиков с природными соединениями. Показана эффективность комбинации тобрамицина и некоторых растительных экстрактов (циннамальдегида и гидрата байкалина) против Burkholderia cenocepacia и Pseudomonas aeruginos (G. Brackman с соавт., 2011), широкого спектра антибиотиков - аминогликозидов (T.H. Jakobsen с соавт., 2012; M. Stenvang с соавт., 2016), хинолонов (Q. Guo с соавт., 2016), полипептидных антибиотиков (A. Furiga с соавт., 2016; Z.P. Bulman с соавт., 2017), цефалоспоринов и гликопептидов (D. Maura с соавт., 2017) и различных ингибиторов кворум сенсинга.
Бесплатно
Статья обзорная
Появление резистентных к химическим гербицидам популяций сорных растений приводит к повсеместному снижению эффективности использования таких препаратов. Несмотря на то, что в Соединенных Штатах Америки, Канаде, Китае и Южной Африке на рынке средств борьбы с сорной растительностью внедряются биологические и биорациональные гербициды (БГБ), в Российской Федерации к настоящему моменту не зарегистрировано ни одного подобного препарата. В то же время развитие исследований по разработке экологически безопасных средств борьбы с сорными растениями позволяет рассчитывать на изменение существующей ситуации (А.О. Берестецкий, 2017; M. Triolet с соавт., 2020). Цель настоящего обзора - анализ современного ассортимента химических гербицидов, разрешенных для применения в России, для выявления рыночных ниш, которые могут занять биологические и биорациональные гербициды в ближайшем будущем. Для оценки перспектив использования БГБ в первую очередь учитывали спектр их действия, обусловленный видовой специфичностью фитопатогенов, который значительно уже спектра гербицидов химического синтеза (A. Berestetskiy с соавт., 2018; A. Berestetskiy, 2021). В основу анализа был положен перечень особо опасных для продукции растительного происхождения вредных организмов, подготовленный Всероссийским НИИ защиты растений (2013), в котором указаны следующие виды сорных растений: осот полевой ( Sonchus arvensis L.), бодяк щетинистый ( Cirsium setosum (Willd.) Bess.), вьюнок полевой ( Convolvulus arvensis L.), пырей ползучий ( Elytrigia repens (L.) Nevski) и овсюг обыкновенный ( Avena fatua L.). Перечень был дополнен двумя карантинными сорняками, ограниченно распространенными на территории Российской Федерации, но проблемными для ряда регионов, - амброзией полыннолистной ( Ambrosia artemisiifolia L.) и горчаком ползучим ( Acroptilon repens DC.). Указанные виды сорных растений обладают неодинаковой степенью вредоносности на разных культурах (А.М. Шпанев, 2011). В анализе были задействованы наиболее значимые с точки зрения структуры посевных площадей Российской Федерации сельскохозяйственные культуры. Наиболее перспективно применение БГБ в садах и виноградниках, где, в связи с исключением препаратов на основе глифосата, разрешено использовать лишь глюфосинат аммония (А.С. Голубев с соавт., 2018; А.С. Голубев с соавт., 2019). Кроме того, БГБ, применяемые совместно с этим гербицидом, позволили бы увеличить эффективность обработок и продолжительность защитного эффекта. Риски использования БГБ в садах и виноградниках не выглядят значимыми из-за относительной замкнутости этих агроэкосистем. Кормовые культуры и овощи закрытого грунта не имеют существенного потенциала в качестве ниш для применения БГБ: кормовые культуры - из-за низкой экономической отдачи, а овощи закрытого грунта - ввиду особенностей технологии их выращивания. Перспективным выглядит использование БГБ на полях, предназначенных под посев сельскохозяйственных культур, в осенний период и на паровых полях. В условиях севооборотов БГБ могут использоваться против многолетних корнеотпрысковых сорняков и горчака ползучего в период вегетации сои, подсолнечника и картофеля. На двух последних культурах БГБ могут применяться против амброзии полыннолистной. Занять нишу, связанную с уничтожением злаковых сорных растений (таких как пырей ползучий или овсюг), в условиях сложившегося ассортимента химических гербицидов, будет возможно только для подавления резистентных популяций сорняков.
Бесплатно
Перспективы использования метода zona-free при клонировании сельскохозяйственных животных
Статья обзорная
В современной биотехнологии широко дискутируется тема создания клонов млекопитающих. В представленном обзоре на основании данных литературы и результатов собственных исследований рассмотрены успехи и проблемы трансплантации ядер соматических клеток (somatic cell nuclear transfer, SCNT), используемой для этих целей, проведен сравнительный анализ традиционной процедуры SCNT и метода zona-free nuclear transfer (zona-free NT). Основные области применения SCNT - терапевтическое и репродуктивное клонирование, получение трансгенных животных, сохранение редких и исчезающих видов, фундаментальные исследования. Так, клонирование элитных быков-производителей позволяло бы воссоздавать их уникальный генетический материал, что невозможно при естественном воспроизводстве. Однако пока что клонирование животных не получило широкого распространения. Одна из причин - низкий выход здорового молодняка, который у крупного рогатого скота, например, составляет в среднем около 9 % от числа трансплантированных клонированных эмбрионов. Считается, что отклонения в развитии плода обусловлены нарушениями, имевшимися в процессе репрограммирования ядра соматической клетки. Хотя в настоящее время предложено несколько практических подходов, позволяющих повысить эффективность метода SCNT, проблема репрограммирования ядра как фундаментальный вопрос биологии развития требует дальнейшего глубокого изучения. Кроме того, проблемой, сдерживающей практическое применение метода SCNT, остается сложность исполнения манипуляций, предусмотренных традиционной технологией, которая была предложена около 30 лет назад S.M. Willadsen (1986) и используется до настоящего времени практически в неизмененном виде. Вместе с тем существенный прогресс был достигнут при клонировании млекопитающих по так называемому zona-free NT методу, когда ооциты перед энуклеацией освобождают от блестящей оболочки. Впервые этот прием был успешно применен T.T. Peura с соавт. (1998), донорами ядер бластомеров в их работе служили эмбрионы крупного рогатого скота. Метод оказался эффективен и при использовании соматических клеток для получения клонированных эмбрионов свиньи (P.J. Booth, 2001), овцы (T.T. Peura, 2003), крупного рогатого скота (P.J. Booth с соавт., 2001), лошади (C. Galli с соавт., 2003). Zona-free NT метод был усовершенствован нами при получении клонированных эмбрионов крупного рогатого скота (Г.П. Маленко с соавт., 2006). В доступных источниках мы не встречали сообщений об использовании zona-free NT другими исследователями в России, хотя в мировой литературе признается, что по сравнению с традиционными приемами он более производителен, проще в исполнении и дает воспроизводимые результаты (I. Lagutina с соавт., 2007; B. Oback с соавт., 2007). При подготовке цитопластов энуклеация ооцитов без блестящей оболочки может проводиться без применения ядерных флуоресцентных красителей при эффективности 95-100 % и сохранении 96-97 % объема ооплазмы (M.I. Prokofiev с соавт., 2007). Частота электрослияния цитопластов без блестящей оболочки с соматическими клетками составляет 95-100 % (I. Lagutina с соавт., 2007; G.P. Malenko с соавт., 2007) по сравнению с 60-70 % при традиционном методе (I. Lagutina с соавт., 2007). Выход бластоцист оказывается равен или превышает этот показатель по сравнению с традиционным методом, результаты трасплантации также сопоставимы. Технология zona-free NT благодаря простоте исполнения и высокой результативности основных этапов рассматривается как эффективный протокол при создании клонированных эмбрионов сельскохозяйственных животных с целью получения жизнеспособного молодняка.
Бесплатно
Перспективы применения аналитического подхода для диагностики микотоксикозов животных (обзор)
Статья обзорная
Отравления животных при потреблении кормов, содержащих микотоксины, остаются важнейшей проблемой животноводства (M.M. Zaki с соавт., 2012; C. Gruber-Dorninger с соавт., 2019). В конце XX столетия и в последующие два десятилетия мировой наукой достигнут значительный прогресс в изучении механизмов действия этих природных токсикантов и получены убедительные доказательства возможности использования микотоксинов и их метаболитов как биохимических маркеров для подтверждения факта поступления в организм животных (L. Escrivá с соавт., 2017; A. Vidal с соавт., 2018). В Российской Федерации активно формируется национальная база данных по встречаемости и содержанию микотоксинов в кормах (Г.П. Кононенко с соавт., 2020), однако проблема дифференциации интоксикаций микогенной природы у животных до сих пор остается нерешенной. Рекомендованные к применению схемы диагностики, в которых предусмотрен учет эпизоотологических данных, клинической картины, патологоанатомических изменений, результатов гистологических, микотоксикологических исследований и экспериментальное воспроизведение интоксикаций (МУ, 1985, 1986), не позволяют однозначно и своевременно определять их причину. В настоящем обзоре представлена современная информация, необходимая для разработки аналитических приемов диагностики токсикозов, вызванных 4-дезоксиниваленолом (ДОН), Т-2 токсином (Т-2), зеараленоном (ЗЕН), фумонизином В1 (ФВ1) и охратоксином А (ОА). Обсуждаются основные пути их трансформации in vivo у свиней, жвачных, птицы, суммированы сведения о метаболитах в биологических жидкостях и экскретах, пригодных для прижизненной диагностики. Применение высокоэффективной жидкостной хроматографии в сочетании с масс-спектрометрическим детектированием позволило идентифицировать ДОН, деэпокси-ДОН и их глюкурониды в крови и моче у свиней и жвачных (H.E. Schwartz-Zimmermann с соавт., 2017), ДОН, деэпокси-ДОН и сульфат ДОН - в крови и помете птицы (I. Riahi с соавт., 2021), уточнить характер множественной метаболизации Т-2 (E. Janin с соавт., 2021) и ЗЕН (P. Llorens с соавт., 2022), а также подтвердить присутствие в свободном виде ФВ1 в фекалиях свиней (P. Dilkin с соавт., 2010) и ОА в помете птицы (S. Yang с соавт., 2015). Важным достижением последних лет стало экспериментальное доказательство корреляции между дозами ДОН и ЗЕН, поступающими с кормами, и содержанием индикаторных веществ в матрицах-мишенях у дойных коров (J. Winkler с соавт., 2014; 2015) и свиней (L. Gambacorta с соавт., 2013; S. Thanner с соавт., 2016; T. Van Limbergen с соавт., 2017). Схемы на основе хроматографического и иммуноферментного анализа уже применяются для контроля биомаркеров этих токсинов на животноводческих фермах Японии (M. Tagaki с соавт., 2011; H. Hasunuma с соавт., 2012; O.S. Widodo с соавт., 2022). К приоритетным направлениям развития аналитического подхода относятся усовершенствование и разработка альтернативных методов, уточнение условий пробоподготовки и порядка отбора проб, синтез и аттестация калибрантов, необходимых для количественных измерений, а также изучение возможности использования других биоматериалов, в частности волосяного и перьевого покрова в диагностических целях.
Бесплатно
Статья обзорная
В настоящее время по-прежнему актуален поиск новых эффективных способов и подходов, позволяющих контролировать рост, развитие и продуктивность растений, но при этом оказывающих минимальное негативное воздействие на окружающую среду и здоровье человека. Одним из направлений, способствующих экологизации сельскохозяйственного производства, стало внедрение препаратов на основе фитогормонов, которые обладают выраженными протекторными функциями, таких как абсцизовая кислота, салициловая кислота и жасмонаты. Применение указанных фитогормонов может значительно повысить устойчивость растений к неблагоприятным факторам биотической и абиотической природы. В представленном обзоре суммирована актуальная информация о биологических функциях абсцизовой кислоты, жасмонатов и салицилатов, а также собраны примеры, демонстрирующие возможности применения препаратов на основе этих веществ на значимых сельскохозяйственных культурах, и обозначены перспективные направления использования таких препаратов в растениеводстве. Абсцизовая кислота участвует в регуляции роста и развития растения на протяжении всего онтогенеза, а также определяет устойчивость к абиотическим и биотическим стрессовым факторам (J. Li с соавт., 2017), играет важную роль в закрытии устьиц, регулируя потоки ионов в замыкающих клетках, вовлечена в регуляцию всех этапов созревания семян (К. Chen с соавт., 2020). Она может оказывать как положительное, так и отрицательное воздействие на устойчивость растений к патогенам (L. Lievens с соавт., 2017; K. Xie с соавт., 2018) и влиять на симбиотические взаимоотношения растений с грибами и бактериями (А. Цыганова с соавт., 2015). Салициловая кислота обеспечивает устойчивость растений к патогенам (A. Vlot с соавт., 2009; P. Ding с соавт., 2020), играет ключевую роль в развитии реакции сверхчувствительности, локальной гибели клеток вместе с патогеном (D. Klessig с соавт., 1994; M. Alvarez, 2000), а также формировании устойчивости в непораженных частях растения (системная приобретенная устойчивость) (M. Bürger с соавт., 2019). Салициловая кислота также может быть вовлечена в формирование устойчивости к солевому и низкотемпературному стрессам (E. Horvath с соавт., 2015; Ю. Колупаев с соавт., 2021; W. Wang с соавт., 2018) и поддержание микробиома в зоне корней (S. Lebeis с соавт., 2015). Регуляторные эффекты жасмонатов разнообразны, однако в первую очередь их функции связывают с регуляцией механизмов, определяющих устойчивость растений к некротрофным патогенам и насекомым, включая вредителей корней (C. Rohwer с соавт., 2008; S. Johnson с соавт., 2018). Жасмонаты также контролируют устойчивость к низкотемпературному стрессу, солевому стрессу, затоплению, засухе, озону, тяжелым металлам и ультрафиолетовому излучению (Т. Савченко с соавт., 2014; D. Pandita, 2022; T. Savchenko и соавт., 2019; K. Kazan, 2015; H. Kim с соавт., 2021). Высокая биологическая активность абсцизовой кислоты, салицилатов и жасмонатов определяет значительный потенциал их применения в различных областях сельского хозяйства для повышения стрессоустойчивости растений. Вместе с тем опосредованное этими фитогормонами повышение устойчивости зачастую сопровождается подавлением ростовых процессов, что может негативно сказаться на урожайности сельскохозяйственных культур и качестве получаемой продукции. Чтобы оценить перспективы практического использования препаратов на основе абсцизовой кислоты, жасмонатов и салициловой кислоты, необходим углубленный анализ доступных данных о физиологических эффектах, вызываемых этими веществами, поскольку их действие во многом определяется видовой и сортовой специфичностью, фазой развития растений, восприимчивостью ткани-мишени, концентрацией препарата, продолжительностью обработки и условиями применения.
Бесплатно
Перспективы применения полиаминов в птицеводстве - мини-обзор
Статья научная
Полиамины критически важны для сельскохозяйственных животных и птицы в условиях применения современных интенсивных технологий разведения и высоких стрессорных нагрузок. К основным представителям полиаминов относятся путресцин, спермидин и спермин. Выполняя важные физиологические функции в клетках птиц в процессе эмбриогенеза и дальнейшего развития, они обладают плейотропной биохимической активностью, включая регуляцию экспрессии генов, клеточную пролиферацию и модуляцию клеточной сигнализации (I.L.M.H. Aye с соавт., 2022; E. Stolarska с соавт., 2023; Ю.С. Колесников с соавт., 2024). Полиамины необходимы для стабилизации ДНК и мРНК при транскрипции генов и трансляции мРНК, для стимуляции пролиферации и апоптоза в процессе формирования органов и тканей, а также они участвуют в регуляции транспорта и метаболизма питательных веществ, витаминов, кальция и других метаболитов (U. Bachrach, 2005; H.L. Lightfoot с соавт., 2014; S. Nakanishi с соавт., 2021). В настоящее время спермидин обоснованно рассматривается как соединение, способное увеличивать продолжительность жизни благодаря его эффективному влиянию на аутофагию клеток и сохранность длины теломеров. Полиамины в организме птиц синтезируются из аминокислот - аргинина и пролина. Известно, что под действием аргиназы образуется орнитин, и лимитирующим ферментом в биосинтезе полиаминов служит орнитиндекарбоксилаза, образующая путресцин (A.E. Pegg с соавт., 1981). Следующие полиамины - спермидин и спермин образуются под действием синтетаз. Недавно с помощью введения меченных 14С аминокислот установлено, что в биосинтезе полиаминов может участвовать пролин (K. Furukawa с соавт., 2021). Процессы синтеза и распада полиаминов обратимы. При распаде спермина и спермидина образуются ацетильные производные (E. Stolarska с соавт., 2023). Источниками полиаминов в организме птиц также служит корма и микробиота кишечника. Введение полиаминов в рацион показало эффективность в отношении выживаемости, роста и развития птицы с повышением конверсии корма (K.T. Smith с соавт., 2000). Эффективность применения полиаминов показана не только для мясных пород, но и для яйценоских. На гусях установлено, что спермидин и путресцин регулируют пролиферацию клеток кишечника, оказывая при этом положительное влияние на микробиоту и активность пищеварительных ферментов. Введение путресцина в рацион птицы увеличивает яйценоскость, а у кур влияет на качество формирования скорлупы яиц и количественные характеристики оперения (S.R. Chowdhury с соавт., 2001). В настоящем обзоре освещены некоторые вопросы биохимии полиаминов в организме птицы. Рассмотрены данные о применении полиаминов в практике коррекции стресс-индуцированных патологий, таких как гипоксия. Полиамины могут функционировать как первичные молекулы стресса у бактерий, растений и животных, включая птиц (Т.Т. Березов с соавт., 2013; М.Г. Маклецова с соавт., 2022). Физиологическое действие полиаминов распространяется на все системы органов и тканей птиц, особенно на центральную нервную систему. Спермидин и спермин служат модуляторами нейромедиаторных систем мозга, что позволяет рассматривать их как перспективные препараты для коррекции поведения птицы, нарушение которого наблюдается при стрессе, а также как факторы увеличения продолжительности жизни. Очевидно, что изучение влияния стресса на метаболизм полиаминов в тканях позволит корректировать стресс-индуцированные изменения, которые оказывают негативное воздействие на развитие птицы и ограничивают применение интенсивных технологий.
Бесплатно
Пестивирусы крупного рогатого скота - контаминанты биологических препаратов (обзор)
Статья обзорная
Пестивирусы крупного рогатого скота становятся возбудителями вирусной диареи - болезни слизистых оболочек, широко распространенной и экономически значимой инфекции (J.F. Ridpath, 2010; C.A. Evans с соавт., 2019). К таким вирусам относятся прототипный вид Pestivirus А (вирус вирусной диареи крупного рогатого скота 1 вида; BVDV-1), Pestivirus В (вирус вирусной диареи крупного рогатого скота 2 вида; BVDV-2) и Pestivirus H (Hobi-like pestivirus, HoBiPeV; вирус вирусной диареи крупного рогатого скота 3 вида; BVDV-3) (P. Simmonds с соавт., 2017; ICTV, 2019). Все агенты представлены цитопатогенным (Цп) и нецитопатогенным (Нцп) биотипами. Нцп биотип, в отличие от Цп, не вызывает видимых морфологических разрушений культур клеток и представляет более 90 % популяции вирусов (P.H. Walz с соавт., 2020). Число известных субтипов BVDV-1 составляет 22 (от a до v), BVDV-2 - 4 (a, b, c, d) и BVDV-3 - 4 (a, b, c, d) (N. Su с соавт., 2023). В России установлена циркуляция 12 субтипов BVDV-1, трех субтипов BVDV-2 и одного субтипа BVDV-3 (А.Г. Глотов с соавт., 2022). Одним из путей распространения возбудителей в популяциях крупного рогатого скота могут быть биопрепараты, полученные с использованием контаминированных фетальных сывороток (Л.В. Урываев с соавт., 2012; А.Г. Глотов с соавт., 2018), культур клеток и трипсина (O. Lung с соавт., 2021), а именно ветеринарные вакцины и интерфероны. Агенты могут распространяться со спермой быков-производителей и эмбрионами (J.A. Gard с соавт., 2007; K. Gregg с соавт., 2010). Значительную проблему могут представлять контаминированные вакцины медицинского назначения (Giangaspero M. с соавт., 2004), а также биотехнологические материалы (L. Djemal с соавт., 2021), стволовые клетки (S. Viau с соавт., 2019). Контаминация вакцин происходит при их производстве Нцп штаммами всех видов пестивирусов, которые заносятся в культуры клеток случайным образом из непроверенной фетальной сыворотки (B. Makoschey с соавт., 2003; Pastoret P.P., 2010). Существующие методы деконтаминации не всегда могут обеспечить полную инактивацию агентов (W.P. Paim с соавт., 2021). Дополнительную проблему вносит увеличивающееся число видов и субтипов вирусов (C. Luzzago с соавт., 2021). Контаминация культур клеток млекопитающих может привести к ложным результатам диагностических исследований, заражению биологических препаратов и передаче их реципиентам. Антитела к пестивирусам крупного рогатого обнаруживали в 40 % проб сыворотки крови, взятых у близнецов с шизофренией (M. Giangaspero, 2013), а их антигены - в 23,6 % образцов фекалий от детей с гастроэнтеритом (R. Yolken с соавт., 1989). Только тщательный рутинный контроль и выбраковка животных, используемых для получения фетальной сыворотки или для получения органов для культур клеток, всех серий сыворотки, культур клеток и биопрепаратов на ее основе, может предотвратить потенциально опасную контаминацию пестивирусами. При этом необходимо учитывать пластичность вирусов и появление новых видов и субтипов.
Бесплатно
Поведенческие реакции и благополучие сельскохозяйственной птицы (обзор)
Статья обзорная
Обеспечение благополучия птицы и производство высококачественной продукции остаются актуальными проблемами как в мировом птицеводстве, так и в России в связи с необходимостью повышения конкурентоспособности отрасли (Welfare Quality® Assessment for poultry, 2009; I.J.H. Duncan, 1981; J.A. Mench, 1992). Особое внимание при улучшении благополучия животных придается соответствию между их биологическими особенностями и технологиями животноводства (D.A. Orlov c соавт., 2016). На благополучие сельскохозяйственной птицы влияют болезни, стрессы, питание, условия содержания (D.C. Jr Lay c соавт., 2011). Цель настоящего обзора - анализ нарушений поведения птицы в связи с ее неблагополучием, а также рассмотрение поведенческих предпочтений в качестве условий обеспечения благополучия. Птица в определенных пределах способна адаптироваться к различным условиям окружающей среды (M. Brantsæter c соавт., 2018). Неспособность к адаптации выражается в изменениях физиологического статуса, а также в нарушениях поведения, которые могут нанести вред и животным, и обслуживающему персоналу. Сильные проявления страха, такие как паника или резкие попытки побега, повышают энергозатраты и могут привести к повреждениям или даже смерти (S. Waiblinger c соавт., 2006). Страх как нежелательное эмоциональное состояние снижает общую активность животных. Регулярные отрицательные раздражители тормозят социальные взаимодействия (J.A. Mench, 2004; B. Forkman c соавт., 2007). Боязнь человека влияет на благополучие и продуктивность (T. Kutzer c соавт., 2015; M.A. Sutherland c соавт., 2012; F. Barone c соавт., 2018). Отношения человека и животного включают в себя визуальное, тактильное, обонятельное и групповое восприятие (S. Waiblinger c соавт., 2006). Птица чувствительна к визуальному контакту с человеком, но некоторые взаимодействия, такие как перемещение человеком руки на боковую часть клетки или приближение на короткое время, могут снизить ее пугливость (J.A. Mench, 2004). Оценка реакции животных позволяет сделать выводы о том, как они воспринимают всех людей или конкретного человека. Это зависит от вида животного и системы содержания, от характера его взаимодействий с человеком (позитивные, нейтральные или негативные), от качества ухода (S. Waiblin-ger c соавт., 2006). Понимание поведения - важный аспект концепции благополучия птицы (В.Н. Тихонов c соавт., 2008). С точки зрения обеспечения благополучия животных особо выделяют возможность проявлять природное поведение и наличие элементов в обстановке, приближающих ее к природной среде (Animal Welfare Issues Compendium; D. Fraser, 2008). Домашние куры сохранили значительную часть свойственных диким формам поведенческих потребностей (M.S. Dawkins, 1988). Главные из них - гнездование, пищевое и питьевое поведение, двигательная и комфортная активность, социальные взаимодействия (I.J.H. Duncan, 1998; T. Shimmura c соавт., 2018). Ограничение естественного поведения ведет к ухудшению благополучия птицы. Факторы окружающей среды, такие как высокая интенсивность света и скученность, также c высокой вероятностью провоцируют проявления нарушений поведения (M.C. Appleby c соавт., 2004). У животных, которые содержатся в неволе, могут проявляться так называемые стереотипии - повторяющиеся фиксированные циклы, выполняемые без видимого назначения, агрессивное поведение, расклевы яиц (G.J. Mason, 1991; M.C. Appleby c соавт., 2004; I.J.H. Duncan, 1998). Птица, содержащаяся в традиционных клеточных батареях (на 4-5 гол.), подвержена меньшему риску проблем с агрессивным поведением по сравнению с напольным содержанием из-за меньшего числа особей в группе (H. Lukanov c соавт., 2013). В то же время в бесклеточных системах размер группы может превышать 1000 гол., что расширяет возможности исследовательского поведения птицы, но повышает риск расклевов и каннибализма (D.C. Jr Lay c соавт., 2011). Именно поведенческие предпочтения животных служат основой для дизайна технологий, обеспечивающих их благополучие (M.S. Dawkins, 1988).
Бесплатно
Повышение адаптивности в селекции зерновых культур
Статья обзорная
Важнейшее требование, которому должны соответствовать перспективные сорта, -адаптивность, то есть способность противостоять действию факторов среды, снижающих продуктивность и урожай. Проблема адаптации в системе «растение-среда» и использование механизмов саморегуляции продуктивного и средообразующего процессов занимает центральное место в эволюционной теории и селекции (З.В. Андреева с соавт., 2014). В этой системе следует обратить особое внимание на потенциал растения. В обзоре обсуждаются основные понятия, особенности и направления селекции на адаптивность. Цель такой селекции - выведение сортов с высокой устойчивостью к неблагоприятным условиям. Рассмотрены представления о стабильности, пластичности, гомеостатичности и устойчивости изучаемого генотипа к стрессорам. Взаимодействие «генотип-среда» (ВГС) в широком смысле отражает реакцию растения на любые изменения среды. В узком смысле это понятие применяется для описания смены рангов продуктивности у набора генотипов в разных средах. ВГС играет главную роль в повышении урожаев сельскохозяйственных растений. Взаимодействия и взаимосвязи генотипа и среды разнообразны и сложны по характеру и степени проявления, они зависят от генотипа и того, какой фактор рассматривают в роли среды или условий (В.А. Зыкин с соавт., 2005). Невысокое различие между генотипическими возможностями и их фенотипическим проявлением свидетельствует о меньшей реакции конкретного генотипа на факторы среды. Рассматривается использование различных методик выявления потенциальной продуктивности и адаптивности сортов. Применение методов оценки стабильности и пластичности позволяет установить достоверность различий и получить дополнительную информацию для отбора ценного исходного материала при селекции на адаптивность. Создание сортов и гибридов с высокой адаптивностью предполагает использование специальных методов селекции в зависимости от условий внешней среды и фазы онтогенеза растений (А.П. Головоченко, 2001).
Бесплатно
Статья обзорная
Синтетическая биология растений - это молодая научная дисциплина, которая объединяет принципы инженерии с биологией с целью разработки уникальных систем на основе растений для различных применений, от производства биотоплива до улучшения сельскохозяйственных культур. Эта технология может революционно изменить традиционное сельское хозяйство, содействовать устойчивому развитию и решению глобальных проблем продовольственой безопасности, изменения климата и возобновляемых источников энергии. Цикл проектирование-создание-тестирование-обучение (Design-Build-Test-Learn, DBTL) обеспечивает основу для процесса планирования, разработки, оценки и совершенствования синтетических биологических систем. Он позволяет исследователям итеративно настраивать производительность биологических цепей, что делает этот цикл критически важным инструментом для построения сложных биологических систем с предсказуемым и надежным поведением. Однако на каждом этапе этого цикла могут проявиться узкие места из-за неэффективного проектирования, ограниченного запаса генетических компонентов, технических проблем при разработке и управлении биологическими системами и трудностей в корректном мониторинге производительности системы. Для преодоления узких мест в цикле DBTL можно использовать различные стратегии: совершенствование вычислительных технологий для эффективного проектирования, расширение набора генетических компонентов, повышение точности и масштабируемости приемов редактирования генома и внедрение методов высокопроизводительного скрининга для точного измерения производительности системы. В этой обзорной статье мы обсудим последние достижения в улучшении производительности цикла DBTL для преодоления его узких мест.
Бесплатно
