Обзоры, проблемы. Рубрика в журнале - Сельскохозяйственная биология
Репродуктивные биомаркеры коров - современное состояние исследований и перспективы (обзор)
Статья обзорная
Продукция эмбрионов in vitro (IVP-эмбрионы) с использованием ооцитов, извлекаемых посредством аспирации овариальных фолликулов (OPU), - традиционная на сегодняшний день практика в племенном разведении крупного рогатого скота (КРС) (Р.Ю. Чинаров с соавт., 2023; L.B. Ferré с соавт., 2023). Несмотря на существенные успехи, достигнутые в этой области, стоит задача повышения числа пригодных для трансплантации эмбрионов, получаемых за один сеанс OPU, поскольку это напрямую влияет на экономическую эффективность программ трансплантации эмбрионов. Принимая во внимание непосредственное участие в регуляции репродуктивных функций самок половых гормонов, их содержание в крови рассматривается в качестве потенциальных предикторов результативности технологии OPU/IVP (Р.Ю. Чинаров, 2024). Цель настоящего обзора - анализ современного состояния и результатов исследований ассоциаций между содержанием в крови половых гормонов разных классов и эффективностью вспомогательных репродуктивных технологий для определения потенциальных предикторов повышения результативности технологии OPU/IVP у крупного рогатого скота. В исследованиях, проведенных на различных породах европейского (Bos taurus) и зебувидного (Bos indicus) КРС, выявлены связи содержания в фолликулярной жидкости и/или крови прогестерона, эстрадиола-17β, фолликулостимулирующего гормона (ФСГ) и антимюллерова гормона (АМГ) с результативностью OPU. Более высокие концентрации прогестерона в сыворотке крови коров породы Сахивал (Sahiwal) были ассоциированы с более высоким числом фолликулов, пригодных для аспирации (nФ), общим числом извлекаемых ооцит-кумулюсных комплексов (ОКК) и числом жизнеспособных ОКК (M. Nawaz с соавт., 2022). Помеси Bos taurus × Bos indicus , имеющие средние концентрации прогестерона в сыворотке крови, характеризовались более высокой долей развития бластоцист (%БЛ) (L.F.M. Pfeifer с соавт., 2009). Более высокие концентрации эстрадиола-17β в фолликулярной жидкости были ассоциированы с более высокими значениями nФ у помесных мясных телок (F. Mossa с соавт., 2010) и нестельных коров голштинской породы (K. Sakaguchi с соавт., 2019), а также более высоким значением %БЛ у телок-доноров голштинской породы (N. Araki с соавт., 1998). Более высокие значения показателя %БЛ достигались у телок-доноров истобенской породы, имеющих более высокие значения отношения концентрации эстрадиола-17β в сыворотке крови к числу ОКК (Р.Ю. Чинаров с соавт., 2025). Установлены обратные зависимости концентрации ФСГ в сыворотке или плазме крови со значениями nФ у телок и нестельных коров голштинской породы (J.M. Haughian с соавт., 2004; K. Sakaguchi с соавт., 2019), у не лактирующих молочных коров (F. Mossa с соавт., 2010), у телок и лактирующих коров мясного КРС (J.J. Ireland с соавт., 2007; J. Singh с соавт., 2004). Более высокие концентрации АМГ были ассоциированы с более высокими значениями nФ у телок - доноров эмбрионов голштинской породы (B.M. Guerreiro с соавт., 2014; A. Vernunft с соавт., 2015), у высокопродуктивных молочных коров (A.H. Souza с соавт., 2015), у лактирующих коров тагильской породы (Р.Ю. Чинаров с соавт., 2024), у мясного скота Ханву (N. Ghanem с соавт., 2016), японского черного скота (H. Hirayama с соавт., 2019), зебувидного скота породы Nelore (B.M. Guerreiro с соавт., 2014). Таким образом, результаты проведенного анализа показали наличие ряда ассоциаций половых гормонов с эффективностью вспомогательных репродуктивных технологий у различных пород крупного рогатого скота. В этой связи мониторинг концентрации половых гормонов в сыворотке крови самок может стать полезным инструментом отбора доноров для проведения OPU и прогнозирования эффективности получения IVP-эмбрионов у КРС. Целесообразны дальнейшие исследования ассоциаций половых гормонов с результативностью OPU/IVP на различных породах КРС с учетом возраста и физиологического состояния доноров, а также технологических режимов их использования.
Бесплатно
Риски возникновения микотоксикозов рыб в условиях аквакультуры (обзор)
Статья обзорная
Современная аквакультура рыб относится к масштабным и стремительно развивающимся отраслям мирового производства (FAO, 2018). С целью повышения качества выращиваемой продукции активно ведется поиск эффективных способов контроля безопасности искусственных кормов (J. Bostock с соавт., 2010). По результатам мониторинговых проектов, выполненных в Аргентине, Бразилии, США, Китае, Корее и странах Центральной Европы (C. Pietsch с соавт., 2013; B.T.C. Barbosa с соавт., 2013; M. Greco с соавт., 2015; L. Pinotti с соавт., 2016), ситуация по загрязненности комбикормов для рыб микотоксинами признана чрезвычайно серьезной как по распространенности и содержанию, так и по сочетанной встречаемости (I. Matejova с соавт., 2017; C. Pietsch, 2019). В российском рыбоводстве, которое в последние годы стало многопрофильным направлением сельского хозяйства, специалистами академической и вузовской науки, а также отраслевых НИИ разработаны рецептуры комбикормов, учитывающие возрастные и видовые особенности рыб (Ю.А. Желтов, 2006; В.Я. Скляров, 2008; И.Н. Остроумова, 2012; Гамыгин Е.А. с соавт., 2013), и подробно рассмотрена проблема их микробной контаминации (И.В. Бурлаченко, 2008). В Российской Федерации для комбикормовой продукции введены обязательные требования на соответствие показателям качества и безопасности (ГОСТ 10385-2014) и создана современная методическая база для проведения микотоксикологического контроля (ГОСТ 31653-2012, ГОСТ 31691-2012, ГОСТ 32587-2013, ГОСТ 34108-2017, ГОСТ Р 51116-2017). Цель настоящего обзора - актуализация сведений о контаминации микотоксинами сырья для производства аквакормов, обобщение мировых данных по характеру острого действия наиболее вероятных контаминантов, а также анализ клинических признаков, патолого-анатомических и биохимических изменений, сопровождающих острые и хронические микотоксикозы рыб. За последние годы получены убедительные подтверждения того, что в группу наиболее распространенных контаминантов отечественных сырьевых ингредиентов (пшеничной, ячменной и кукурузной муки, отрубей, подсолнечного жмыха и шрота) входят Т-2 токсин, дезоксиниваленол, фумонизины группы В и зеараленон, относящиеся к фузариотоксинам, а также альтернариол, охратоксин А, цитринин, циклопиазоновая кислота, микофеноловая кислота и эмодин (Г.П. Кононенко с соавт., 2018, 2019). Анализ массива мировых данных по экспериментальным микотоксикозам карпа обыкновенного ( Cyprinus carpio ), канального сома ( Ictalurus punctatus ), амура белого ( Ctenopharyngodon idella ), нильской тиляпии ( Oreochromis niloticus ), радужной форели ( Oncorhynchus mykiss ), атлантического лосося ( Salmo salar ) разных возрастных групп показывает, что фузариотоксины следует причислить к ключевым факторам риска и направить усилия на определение их безопасных пороговых значений. Интоксикации, вызванные охратоксином А, остаются недостаточно изученными, а ситуация в отношении остальных возможных контаминантов комбикормового сырья - неясной. Обоснованные предложения по регламентации количества микотоксинов в кормах для рыб приведены лишь по Т-2 токсину для карпа обыкновенного (В.Т. Галаш, 1988), дезоксиниваленолу для белого амура (C. Huang с соавт., 2018, 2019, 2020) и атлантического лосося (A. Bernhoft с соавт., 2018), фумонизину B1 для канального сома (M.N. Li с соавт., 1994, S. Lumlertdacha с соавт., 1995). Данные по степени сохранения этих микотоксинов в тканях рыб ограничены (C. Pietsch с соавт., 2014, 2015; A. Ananter с соавт., 2016), поэтому регламенты по их остаточным количествам в продукции до сих пор не приняты. Однако поиск новых подходов к корректной оценке последствий негативного действия микотоксинов и трансмиссии в рыбную продукцию продолжается.
Бесплатно
Статья обзорная
Моноциты и макрофаги служат мишенями для многих лентивирусов животных, в том числе вируса инфекционной анемии лошадей (И.П. Савченкова с соавт., 2017). Сложность патогенеза и недостаточная изученность ретровирусных инфекций обусловливают необходимость поиска адекватной клеточной модели для их изучения in vitro. В связи с этим получение макрофагов в процессе направленной дифференцировки эмбриональных стволовых клеток (ЭСК), в том числе генетически трансформированных генами лошади, представляет интерес для ветеринарии (И.П. Савченкова с соавт., 2016). Мышиные ЭСК, выделенные из предымплантационных эмбрионов (M.J. Evans с соавт., 1981; G.R. Martin, 1981), имеют уникальные свойства по сравнению с другими типами клеток (T.C. Doetschman с соавт., 1985; И.П. Савченкова с соавт., 1996; A.M. Wobus с соавт., 2003), что выражается в их неограниченной способности пролиферировать и формировать при индукции in vitro все типы клеток эмбриона и взрослого организма. Они могут быть ценным источником для получения in vitro всех видов тканей и органов млекопитающих для экспериментального анализа, в том числе для изучения и моделирования раннего гемопоэза в культуре. В обзоре обсуждаются вопросы, связанные с дифференцировкой ЭСК в направлении гемопоэза in vitro (A.L. Olsen с соавт., 2006; I. Orlovskaya с соавт., 2008; J.A. Briggs с соавт., 2017). Для этого используют различные методические подходы, которые имеют свои преимущества и недостатки. Рассматривается влияние цитокинов, факторов роста гемопоэза и фидерных слоев, представленных монослоем стромальных клеток, на дифференцировку ЭСК in vitro. Уделяется внимание непрямому методу дифференцировки посредством создания эмбриональных телец (ЭТ) in vitro и имитации микросреды. Показано влияние микроокружения в процессе цитодифференцировки ЭСК мыши в направлении гемопоэза. Продемонстрировано, что максимальное приближение условий культивирования и дифференцировки in vitro к условиям развития гемопоэза in vivo повышает эффективность гемопоэтической дифференцировки ЭСК. Необходимо продолжать поиск панели факторов, которые избирательно направляют развитие ЭСК в мезодерму и препятствуют их дифференцировке в эктодерму и энтодерму. В настоящее время развиваются методы, позволяющие получать макрофаги в культуре из ЭСК (A. Subramanian с соавт., 2009; L. Zhuang с соавт., 2012; M. Pittet с соавт., 2014). Приведены данные, в том числе полученные автором настоящего обзора, о роли микроокружения в дифференцировке ЭСК в макрофаги in vitro. Непрямой метод дифференцировки ЭСК посредством создания ЭТ in vitro и имитации микросреды (добавление рекомбинантных цитокинов - интерлейкина 3 и гранулоцитарного макрофагового колониестимулирующего фактора) может рассматриваться как более перспективный подход для получения макрофагов в культуре in vitro. Понимание регуляторных механизмов, управляющих врожденной иммунной системой, сделает изучение лентивирусов, которые обладают тропностью к этим клеткам, более эффективным. Получение из ЭСК в культуре гомогенной клеточной популяции моноцитов и макрофагов открывает новые возможности для изучения зависимости репликации лентивирусов от степени клеточной дифференцировки.
Бесплатно
Статья обзорная
Проблема повышения естественной резистентности высокопродуктивного крупного рогатого скота (КРС) в условиях промышленного содержания приобретает все большую актуальность. Инфекции молочных желез, органов репродуктивной системы, вирусные заболевания КРС влекут за собой экономические потери, связанные со снижением мясной продуктивности, продукции молока, увеличением затрат на ветеринарное обслуживание и выбраковку больных животных. Ключом к поддержанию гомеостаза в организме и сохранению здоровья животного служит своевременное распознавание патогенов клетками врожденной иммунной системы. В настоящее время на модели человека и мышей установлены многие молекулярные механизмы активации клеток иммунной системы, показана роль паттерн-распознающих рецепторов (ПРР) (J. Xu с соавт., 2011; I.F. Moretti с соавт., 2018), адапторных белков, факторов транскрипции в формировании иммунного ответа (T. Kawai с соавт., 2008), который включает в себя не только распознавание и удаление чужеродных патогенов, но и элиминацию поврежденных клеток собственного организма (O. Takeuchi с соавт., 2010; N. Kano с соавт., 2022). В представленном обзоре собраны современные данные о роли ПРР в распознавании патогенов и активации клеток врожденной иммунной системы КРС: описаны основные иммуногенные структуры (PAMP и DAMP), оказывающие влияние на клетки врожденной иммунной системы КРС, дана информация по строению, функциям основных групп ПРР, включая Толл-подобные (TLR), NOD-подобные (NLR), лектиноподобные рецепторы С-типа (CLR) и RIG-1-подобные (RLR) рецепторы, показаны особенности строения этих рецепторов у КРС (Z. Sladek с соавт., 2009; S.K. Mishra с соавт., 2019). У КРС выявлено и картировано 10 функциональных TLR (от TLR1 до TLR10), каждый из которых распознает специфические молекулярные паттерны, ассоциированные с патогенами (M. Maurić Maljković с соавт., 2023), 32 типа молекул CLR, большинство из которых можно идентифицировать как ортологи белков человека и мыши (A. Holder с соавт., 2023). Семейство NOD-подобных рецепторов состоит из 4 подсемейств. NOD1 и NOD2 играют ауторегулирующую роль (N. Inohara с соавт., 1999) и участвуют в передаче сигнала адапторным белкам (G. Magnuson с соавт., 2010). RLRs включает три рецептора: RIG-I, MDA5 и LGP2 (K. Wicherska-Pawłowska с соавт., 2021). RIG-I-подобные рецепторы представляют собой цитоплазматические рецепторы нуклеиновых кислот для РНК вирионов. Установлена их роль в индукции врожденного иммунного ответа при защите от ротавирусной инфекции (P.S. Paul с соавт., 1993; K. de Verdier Klingenberg с соавт., 1998) и распознавании вируса диареи у КРС (Y. Ma с соавт., 2022). Для лучшего понимания роли ПРР в активации клетки отображены пути внутриклеточной передачи сигнала от рецепторов при их активации (J. Napetschnig с соавт., 2013; T. Kawai с соавт., 2008). Показано значение ПРР в формировании воспалительных заболеваний КРС (M. Maurić Maljković с соавт., 2023). Отдельно уделено внимание влиянию полиморфизма генов ПРР на устойчивость КРС к инфекционным заболеваниям, таким как мастит (A.Q. de Mesquita с соавт., 2012), туберкулез (A. Bhaladhare с соавт., 2016), паратуберкулез (R. Mucha с соавт., 2009; J.B. Okuni с соавт., 2021) и другим болезням (M. Bjelka с соавт., 2020). Идентификация однонуклеотидных полиморфизмов ПРР открывает перспективы для селекционных стратегий на основе маркеров, скрининга рисков заболеваний и повышения генетической резистентности молочного скота к болезням (M. Maurić Maljković с соавт., 2023).
Бесплатно
Статья обзорная
Долгое время преобладала концепция, согласно которой гипофизарный соматотропный гормон (СТГ) считался исключительно метаболическим гормоном, способствующим росту и развитию организма до завершения полового созревания. Однако исследования последних десятилетий показали, что область воздействия СТГ на организм значительно шире (K.L. Hull с соавт., 2001; M. Lu с соавт., 2019). Установлено, что помимо гипофиза СТГ продуцируется во многих клетках и тканях, включая нервные (C. Arámburo с соавт., 2014), иммунные (G. Mo с соавт., 2022) и репродуктивные (S. Harvey, 2010; M. Lunа с соавт., 2014), где он играет аутокринную/паракринную роль. В работах различных авторов показано, что СТГ участвует в регуляции разнообразных процессов, связанных с репродуктивной функцией у млекопитающих и человека, таких как половая дифференциация, половое созревание, стероидогенез, гаметогенез и овуляция, а также беременность и лактация (J.R. Silva с соавт., 2009; J. Devesa с соавт., 2019; C.W. Chang с соавт., 2022; X.Y. Zhou с соавт., 2023). Напротив, гораздо меньше известно об участии СТГ в регуляции функции репродуктивной системы у самок птиц. В представленной обзорной статье рассмотрены общие сведения о структурно-функциональных свойствах СТГ и его рецептора (G.P. Baumann, 2009; M.J. Waters, 2016). Представлены современные взгляды на механизмы активации сигнальных путей гормона, на ключевых молекулярных посредников, участвующих в передаче его внутриклеточного сигнала, а также на основные механизмы регуляции синтеза/секреции СТГ (F. Dehkhoda с соавт., 2018; S.J. Frank, 2020; Y. Chhabra с соавт., 2021). Приводится информация о внегипофизарной экспрессии СТГ и его рецептора в яичнике и яйцеводе домашней курицы (Gallus domesticus L.), представляющей удобную модель для изучения процессов, связанных с репродукцией у птиц (M. Luna с соавт., 2014; A. Hrabia, 2015). Рассмотрены взаимосвязи концентрации СТГ в крови и содержания соматотропных рецепторов в репродуктивных тканях с функциональной активностью и/или стадией развития последних, а также возрастом и репродуктивным статусом птиц (A. Hrabia с соавт., 2008; A. Hrabia с соавт., 2013; Smekalova с соавт., 2019). Систематизированы накопленные данные о роли СТГ в эндокринном и локальном контроле воспроизводительной функции кур, а именно влиянии на репродуктивные ткани при введении птицам in vivo (A. Hrabia с соавт., 2011; H. Mohammadi с соавт., 2016; A. Hrabia, 2022) и на стероидогенную активность фолликулярных клеток, их пролиферацию и апоптоз in vitro (A. Hrabia с соавт., 2012, 2014; A. Smekalova с соавт., 2020; А. Смекалова с соавт., 2021). Показано, что влияние СТГ на фолликулярные клетки яичника домашней курицы зависит от степени зрелости фолликула, взаимодействия слоев стенки фолликула, стадии овуляторного цикла и возраста птицы (A. Smekalova с соавт., 2020; O.V. Aleynikova с соавт., 2021). Также рассматриваются инсулиноподобные факторы роста как возможные медиаторы действия СТГ на репродуктивную систему кур (O. Onagbesan с соавт., 2009; S.M. Ahumada-Solórzano с соавт., 2016). Сделан вывод о том, что СТГ играет значительную роль в регуляции созревания фолликулов, их подготовки к овуляции и образования яичных компонентов, а также может выступать как фактор выживания клеток яйцевода.
Бесплатно
Статья обзорная
В обзоре представлен анализ современных данных о роли ауксинов в регуляции развития азотфиксирующих клубеньков у бобовых растений. Обсуждается взаимодействие ауксинов с цитокининами и компонентами сигнального каскада, активируемого Nod-факторами, при органогенезе клубеньков у растений с разным типом клубенькообразования. Основное внимание уделено участию ауксинов в контроле инициации и начальных этапов развития клубеньков. В ранних работах при анализе трансгенных растений, которые содержали конструкции с регулируемыми ауксинами промоторами, слитыми с репортерными генами, было выявлено накопление ауксинов в местах закладки примордиев клубеньков, что свидетельствовало о непосредственном влиянии фитогормонов на этот процесс (U. Mathesius и соавт., 1998; C. Pacios-Bras и соавт., 2003). Сформировались представления о том, что появлению клубеньков предшествует создание максимумов содержания ауксинов в клетках, из которых в дальнейшем развиваются примордии этих органов. Создание таких максимумов зависит от Nod-факторов и активации цитокининового ответа, но по-разному контролируется у бобовых, формирующих клубеньки детерминированного (регуляция биосинтеза ауксинов) и недетерминированного (контроль транспорта ауксинов с участием флавоноидов) типа (A.P. Wasson и соавт., 2006; J. Plet и соавт., 2011; T. Suzaki и соавт., 2012). При этом влияние цитокининов на транспорт ауксинов (белки-транспортеры ауксина PIN) при формировании клубеньков имеет много общего с участием цитокининов в контроле программы развития боковых корней, что может свидетельствовать об эволюционном родстве двух морфогенетических программ. У бобовых растений программы развития клубеньков и боковых корней на начальных этапах имеют много общего, поскольку эти органы образуются в результате реактивации дифференцированных клеток корня и имеют черты структурного сходства. Однако в дальнейшем дивергенция приводит к формированию структурно и функционально различных органов, что может быть связано с неодинаковой ролью, которую играют цитокинины и ауксины в контроле описанных процессов. В обзоре также рассмотрена роль баланса ауксинов и цитокининов в определении программы развития клеток корня. Обсуждаются данные экспериментов с использованием экзогенных гормонов, показавшие что клетки-основательницы, которые дают начало боковым корням, характеризуются высокой пластичностью процессов развития, определяемой балансом ауксинов и цитокининов (L. Laplaze и соавт., 2007; Chatfield и соавт., 2013). Вместе с тем роль ауксинов в контроле более поздних этапов клубенькообразования у бобовых растений остается малоисследованной.
Бесплатно
Статья обзорная
Гуар ( Cyamopsis tetragonoloba (L.) Taub . ) - источник камеди, добываемой из эндосперма семян этого однолетнего бобового растения (D. Mugdil с соавт., 2014; R. Pathak с соавт., 2015). Гуаровая камедь широко применяется как гелеобразующий агент в газонефтяной отрасли, а также как загуститель в пищевой, косметической, текстильной и бумажной отраслях промышленности (R.J. Chudzikowski с соавт., 1971; N.Thombare с соавт., 2016; A.M.A. Hasan с соавт., 2018). Гуар обладает умеренной засухоустойчивостью, толерантен к засолению почв и нетребователен к их плодородию (D.J. Undersander с соавт., 1991; R.K.Bhatt c соавт., 2017). Доместикация гуара произошла в Индии и Пакистане, где его в течение веков выращивали как кормовое растение (N. Thombare с соавт., 2016). Эти страны и в наши дни остаются главными производителями и экспортерами культуры, но уже как продуцента камеди. В рамках импортозамещения гуар был интродуцирован в Российскую Федерацию, где в течение последнего десятилетия в некоторых районах Южного федерального округа и Нижнего Поволжья получают производственные партии кондиционных семян. Экспериментальные партии камеди, извлеченной из отечественных семян, показали, что она по количеству и качеству соответствует нормативам (I.V. Kruchina-Bogdanov с соавт., 2019). Есть все основания предполагать, что в ближайшем будущем гуаровая камедь будет производиться в России. Для интенсификации производства гуара требуется создание новых, адаптированных к условиям РФ сортов. Несколько отечественных сортов уже создано, в том числе четыре сорта выведены в ФИЦ Всероссийский институт генетических ресурсов растений им. Н.И. Вавилова - ВИР (Государственный реестр селекционных достижений, допущенных к использованию, 2022). Поскольку получение камеди зависит от семенной продуктивности культуры, достаточно остро стоит вопрос повышения ее урожайности (A.K. Jukanti с соавт., 2019). Однако в РФ, где главный лимитирующий фактор для гуара - это теплообеспеченность (Д.В. Лебедь с соавт., 2017), приоритетным признаком становится скороспелость, которая, в свою очередь, связана с чувствительностью растения к фотопериоду. Поэтому необходим поиск в генофонде форм с пониженной чувствительностью к фотопериоду, способных в условиях сравнительно короткого лета производить полноценные семена (S.B. Teplyakova с соавт., 2019). При интродукции культуры в более северные широты в условиях длительного вегетационного периода при понижении ночных температур и повышенной влажности у гуара формируются некачественные, темнеющие в бобах семена (T. Hymovitz с соавт., 1963; Д.В. Лебедь с соавт., 2018). В связи с этим в РФ важно использовать максимально скороспелые, ранние сорта гуара. Встает вопрос об оптимальной для условий РФ архитектонике растений, способствующей формированию высокопродуктивных агроценозов (М.И. Волошин с соавт., 2019). Многие исследователи рекомендуют использовать одностебельные и малостебельные сорта гуара как более скороспелые и пригодные к механизированной уборке, они в большей степени соответствуют индустриальной модели сорта (F. Gresta с соавт., 2018; C.M.G. Reis с соавт., 2021). Также к раннеспелым относятся сорта с детерминантным типом роста (Е.А. Дзюбенко с соавт., 2017). Гуар, как и большинство других однолетних бобовых культур, относится к самоопылителям (R.E. Stafford с соавт., 1975), техника его гибридизации сложна, и процент успешно проведенных скрещиваний невысок (R.E. Stafford с соавт., 1980). Основной метод традиционной селекции у гуара - индивидуальный отбор выделившихся растений (A.K. Jukanti с соавт., 2019). Исследователи сходятся во мнении, что для повышения урожайности культуры ключевым индексом для отбора должен быть показатель количества бобов на растении (F. Gresta с соавт., 2013). Наличие генетических и геномных ресурсов вида позволяет вести селекцию гуара как традиционными, так и молекулярными методами (S. Kumar с соавт., 2017). Для гуара идентифицировано несколько типов молекулярных маркеров, однако их не так много, как у других б
Бесплатно
Статья обзорная
Известно, что водорастворимые пищевые волокна оказывают диетическое, профилактическое и лечебное воздействие на организм человека. Управление по контролю продуктов и лекарств США (US Food and Drug Administration) выступило с официальным заявлением о том, что растворимые пищевые волокна из цельной зерновки овса в виде хлопьев, отрубей и муки способствуют снижению риска сердечно-сосудистых заболеваний. На основании имеющихся доказательств зависимости между потребленным количеством β-глюканов и снижения холестерина (общего и низкой плотности) этой государственной организацией было рекомендовано ежедневное потребление не менее 3 г β-глюканов из овса или ячменя. Европейская Организация по безопасности пищевых продуктов (European Food Safety Association, EFSA) также пришла к заключению о высокой ценности β-глюканов. Физико-химические свойства, химические модификации и возможность промышленного применения β-глюканов открывают для них четкие перспективы использования в пищевых продуктах, лекарственных и косметических средствах. Излагаются результаты изучения разнообразного сортового и видового материала по овсу на содержание β-глюканов в зерновке. Констатируется, что голозерные формы овса имеют большее общее содержание указанного полисахарида по сравнению с пленчатыми, но последние содержат больше нерастворимых β-глюканов в зерновке. Выполненная сравнительно недавно идентификация генов, участвующих в биосинтезе β-глюканов зерновых культур, и созданная первая генетическая карта открывают новые возможности для генетического улучшения показателей качества зерна и получаемых из него пищевых продуктов, которые имеют важное значение для здоровья человека. В результате анализа популяции из 1700 линий овса, полученных из сорта Belinda (Швеция) с помощью индуцированного мутагенеза, были обнаружены образцы с содержанием β-глюканов в зерновке от 1,8 до 7,5 %, при этом у родительской формы оно равнялось 4,9 %. Количество β-глюканов в зерновке овса связано с накоплением белка и жира, с натурной массой зерна, а также с зерновой продуктивностью. Содержание этих полисахаридов зависит от метеорологических условий и агротехнических приемов возделывания сортов овса. С помощью компьютерного моделирования выполнено ранжирование факторов, влияющих на содержание β-глюканов у пленчатых и голозерных сортов овса во время их выращивания. Анализ показал, что выбор сорта - наиболее важный параметр модели в определении окончательного накопления β-глюкана в зерновке по сравнению с другими факторами. Рассматриваются проблемы создания новых высокопродуктивных сортов овса с максимальным содержанием и оптимальной структурой этого полисахарида вместе с другими показателями качества зерновки, а также возможности получение функциональных продуктов питания на основе переработки зерна таких сортов. Делается вывод, что β-глюканы будут играть все возрастающую роль в глобальной пищевой и медицинской отраслях. Для получения сортов разного (пищевого или кормового) направления использования необходим комплексный скрининг и выявление форм овса, контрастных по накоплению β-глюканов.
Бесплатно
Статья обзорная
Сибирская язва - особо опасное заболевание сельскохозяйственных и диких животных, а также человека, вызываемое грамположительной спорообразующей бактерией Bacillus anthracis . Инфекция имеет глобальное распространение, но уровень заболеваемости сельскохозяйственных животных и людей варьируется в зависимости от экологической ситуации и реализации стратегий контроля (С.J. Carlson с соавт., 2019). Исторический и современный опыт свидетельствует о том, что бесконтрольные вспышки сибирской язвы могут иметь катастрофические последствия. В данном обзоре рассматриваются жизненный цикл возбудителя, экологические особенности распространения сибирской язвы, механизмы патогенеза и описывается, как с учетом понимания данных факторов на протяжении многих лет развиваются оптимальные с точки зрения затрат и результата стратегии борьбы с этой опасной инфекцией. Своевременная утилизация погибших особей и вакцинирование здорового поголовья скота, применяемые в совокупности, могут эффективно останавливать распространение заболевания. Это делает задачу разработки высокоэффективных, безопасных и дешевых вакцин крайне актуальным и, более того, фактически единственным перспективным методом улучшения эпизоотической ситуации с этим опасным заболеванием. Вакцинация сельскохозяйственных животных в течение нескольких десятилетий значительно сократила риск возникновения сибирской язвы, но она не является обязательной во многих странах и часто используется только после возникновения заболевания, а не для его предотвращения. Несмотря на значительное снижение заболеваемости, современная ситуация с сибирской язвой в Российской Федерации может быть определена как неустойчивая (А.Г. Рязанова с соавт., 2018; Е.Г. Симонова с соавт., 2018). В стране по-прежнему регистрируются эпизоотии среди животных и случаи заболевания у людей. Это обусловлено наличием естественных почвенных резервуаров возбудителя и неполным охватом вакцинацией против сибирской язвы сельскохозяйственных животных. В настоящее время для вакцинации сельскохозяйственных животных используются только живые аттенуированные вакцины. В обзоре суммированы сведения об их эффективности и безопасности, а также ограничениях, связанных с применением живых аттенуированных вакцин. Несмотря на то, что существующие вакцины показали свою эффективность, они имеют ряд недостатков. Актуальность разработки более эффективных ветеринарных вакцин против сибирской язвы, основанных на современных подходах, полностью обоснована. В частности, существует необходимость в создании ветеринарной вакцины, не содержащей возбудителя в любых формах и совместимой с приемом антибиотиков, которые необходимы как во время вспышки сибирской язвы, так и для регулярного использования при лечении различных заболеваний животных. Создание современных рекомбинантных вакцин и отказ от использования патогенов в аттенуированной форме является важной и перспективной задачей. В обзоре дан анализ исследований по созданию новых кандидатных вакцин против сибирской язвы. Основное внимание уделено разработкам субъединичных вакцин с использованием рекомбинантных антигенов B. anthracis, полученных в различных системах экспрессии, в том числе для перорального введения и совместимых с приемом антибиотиков.
Бесплатно
Статья обзорная
Способность бобовых растений (сем. Fabaceae ) к биологической азотфиксации (БАФ) представляет собой широко известное явление, при котором атмосферный азот (N2) переводится в доступную для живых систем форму (фиксируется) в результате симбиоза растения с азотфиксирующими бактериями из группы ризобий (И.А. Тихонович с соавт., 2009; J. Yang с соавт., 2022). Благодаря БАФ сельскохозяйственным бобовым культурам не требуется интенсивной обработки азотными удобрениями, что сокращает финансовые затраты, оказывает положительный эффект на окружающую среду и позволяет обеспечить продовольственную безопасность, придерживаясь принципов «адаптивного» земледелия (S.M.F. Bessada с соавт., 2019). Научно обоснованные попытки повышения эффективности БАФ у бобовых предпринимаются уже давно, однако работа в этом направлении затруднена большим количеством внешних и внутренних факторов, влияющих на исход азотфиксирующего симбиоза. Сотрудниками ФГБНУ Всероссийского НИИ сельскохозяйственной микробиологии (г. Санкт-Петербург) был предложен новый критерий для селекции симбиотически активных бобовых, который учитывает взаимодействие с комплексом полезных микроорганизмов, всегда присутствующих в почве (ризобии, грибы арбускулярной микоризы, стимулирующие рост бактерии) (O. Shtark с соавт., 2012). Степень положительного влияния полезных микроорганизмов на сельскохозяйственно важные признаки растений (прибавка массы семян, массы вегетативной части, повышение содержания белка в семенах) относительно контрольных условий различается у разных генотипов растений и может быть выражена количественно. Этот количественный признак получил название «эффективность взаимодействия с полезными почвенными микроорганизмами» (ЭВППМ), или «симбиотическая отзывчивость» (О. Штарк с соавт., 2006). В настоящем обзоре представлено описание результатов работ, направленных на установление молекулярно-генетических основ признака ЭВППМ, или симбиотической отзывчивости, с акцентом на исследования этого признака у гороха посевного. За последние десять лет изучение этого признака на горохе посевном (Pisum sativum L.) с применением современных омиксных подходов дало значительные результаты (T. Mamontova с соавт., 2019; A. Afonin с соавт., 2021; E. Zorin с соавт., 2024; D. Kuzmina с соавт., 2025). Показано, что признак ЭВППМ складывается из действия следующих факторов, зависящих от генома растения: контроль со стороны растения над распространением микросимбионтов в тканях корня; выделение молекул флавоноидной природы, которые привлекают клубеньковые бактерии и при этом играют роль в защите от патогенов; продление фазы налива семян под влиянием микросимбионтов. В настоящее время проводится поиск транскриптомных маркеров признака ЭВППМ. Один из найденных маркеров - ген PsGLP2 был конвертирован в ДНК-маркер симбиотической отзывчивости (E. Zorin с соавт., 2024). Дальнейшая работа по изучению ЭВППМ будет направлена на идентификацию генетических маркеров ЭВППМ в процессе анализа рекомбинантных инбредных линий, а также оценку возможности повышения ЭВППМ при помощи генетической трансформации и геномного редактирования.
Бесплатно
Статья обзорная
Мясное скотоводство характеризуется существенно более высокими затратами корма на получение единицы продукции по сравнению с другими отраслями животноводства. Для большинства видов сельскохозяйственных животных селекция на повышение эффективности использования корма до недавнего времени была затруднена из-за сложности индивидуальной оценки этого показателя. В основном улучшение признака происходило косвенно, посредством селекции на повышение интенсивности роста и уменьшение содержания жира в тушах. В 1960-1980 годах компания «Förster-Technik GmbH» (Германия) разработала автоматические кормовые станции индивидуального откорма для учета данных о затратах энергии на рост и развитие животных, что позволило вывести показатель конверсии корма (feed conversion rate, FCR), который остается одним из основных параметров эффективности использования корма (K.R. Koots с соавт., 1994). FCR как признак генетического отбора не имеет важного значения из-за умеренной наследуемости (А.А. Сермягин с соавт., 2020; Crews D.N. с соавт., 2005). В связи с этим и благодаря данным с фидлотов в 1963 году была разработана новая альтернативная концепция показателя FCR - прогнозируемое остаточное потребление корма (residual feed intake, RFI). RFI - это индивидуальная характеристика животного, которая определяется по результатам тестового откорма (продолжительность от 70 до 84 сут) с ежесуточным учетом потребленного корма и прироста живой массы (R.M. Koch с соавт., 1963). Преимущество RFI в качестве характеристики эффективности использования корма совместно с FCR заключается в том, что отбор по отрицательному значению RFI даст возможность сократить потребление корма без ущерба для роста. Прогнозируемое остаточное потребление корма не зависит от продуктивности, роста и размера тела, что делает этот признак важным для включения в селекционный отбор (G. Acetoze с соавт., 2015; J.A. Archer с соавт., 2000; G.E. Carstens с соавт., 2002). Установлено, что RFI коррелирует с FCR (коэффициенты генетической корреляции варьируют от 0,45 до 0,85), но RFI не зависит от среднесуточного прироста (ADG) и метаболической массы тела (MWT) (B.W. Kennedy с соавт., 1993; P.F. Artur с соавт., 2001). Утверждение, что особи с одной и той же массой тела требуют разное количество корма для достижения одной и той же продуктивности, составляет научную основу для оценки RFI у мясного скота. Благодаря тому, что показатель RFI наследственно обусловлен (коэффициенты наследуемости варьируют от 0,08 до 0,49), ведется направленный поиск локусов количественных признаков (quantitative trait loci, QTL) при помощи методологии GWAS (genome-wide association studies). С 2000-х годов были разработаны и внедрены способы оценки племенной ценности сельскохозяйственных животных с использованием информации по большому числу SNP (single nucleotide polymorphism), основанные на принципе линейного моделирования. Линейные модели в зависимости от подхода к структурированию данных подразделяются на rrBLUP (оценка эффекта каждого маркера), GBLUP (оценка племенной ценности на основании геномного родства) и один из наиболее распространенных методов одношаговой оценки - ssGBLUP (модель оценки геномной племенной ценности, учитывающая геномное родство наряду с родословной); нелинейные байесовские методы включают BayesA и BayesB. Научные исследования с использованием полногеномного анализа ассоциаций позволили разработать программы геномной селекции и идентифицировать ряд SNP, ассоциированных с показателями эффективности использования корма. Так, обнаружены семь позиционных генов-кандидатов, которые ранее ассоциировались с эффективностью использования корма и энергией роста у разных видов сельскохозяйственных животных, а недавно были выявлены у крупного рогатого скота породы ангус. Проведенный анализ зарубежных исследований позволяет нам рекомендовать применение описанных методов как в научно-исследовательской работе, так и в производственных целях с перспективой включения указанных параметров в критерии геномной оценки мясного скота разных пород, разводимых на территории России.
Бесплатно
Статья обзорная
Общеизвестно, что численность природных популяций осетровых семейства Acipenseridae (за исключением стерляди Acipenser ruthenus ) к началу XXI века достигла критических значений (P. Bronzi c соавт., 1999; Э.В. Макаров с соавт., 2000; L. Speer с соавт., 2000; G.I. Ruban с соавт., 2015). В настоящее время для находящихся под угрозой исчезновения видов осетровых рыб главным источником пополнения популяций остается искусственное воспроизводство (M.S. Chebanov c соавт., 2007). Это направление осетроводства в наибольшей степени развито на Нижней Волге Каспийского бассейна (В.В. Мильштейн, 1982; А.А. Кокоза, 2004; Л.М. Васильева, 2011). Для повышения его эффективности актуализируются имеющиеся технологии и разрабатываются новые (M. Chebanov с соавт., 2011; S. Wuertz с соавт., 2018). Одна из них - формирование маточных (продукционных) стад на осетровых рыбоводных заводах (ОРЗ) (В.В. Тяпугин, 2015; Л.М. Васильева, 2015; А.А. Попова с соавт., 2002). За рубежом маточные стада осетровых рыб созданы в индустриальных хозяйствах, нацеленных в основном на коммерческую деятельность...
Бесплатно
Современное состояние генно-инженерных вакцин в свиноводстве (обзор)
Статья обзорная
В связи с высокими темпами развития свиноводства как в Российской Федерации, так и за рубежом ветеринарная отрасль нуждается в наличии безопасных вакцин для профилактики экономически значимых болезней свиней. Ряд недостатков живых и инактивированных вакцин, обсуждаемых в этом обзоре, дают предпосылки для разработки и внедрения генно-инженерных вакцин. Их подразделяют на две большие группы: лабораторно-аттенуированные вакцины, полученные путем модификации генома возбудителя, и рекомбинантные вакцины. К последним относят субъединичные вакцины на основе рекомбинантных белков, а также векторные, ДНК- и РНК-вакцины. Описаны возможные способы модификации генома вирусов методом гомологичной рекомбинации, использования мегануклеаз, «цинковых пальцев» (ZFNs), эффекторных нуклеаз, подобных активаторам транскрипции (TALENs), и технологии CRISPR/Cas9 (S.H. Khan, 2019; M. Fabricci с соавт., 2020; A. Mazloum c соавт., 2023). Экспрессия рекомбинантных белков становится возможной в различных системах: бактериальной, продуцентом в которой выступают апатогенные штаммы Escherichia coli , бакуловирусной, синтезирующей белки в культурах клеток насекомых, дрожжевой с использованием Saccharomyces cerevisiae и Pichia pastoris (M. Karbalaei с соавт., 2020). Внедрение векторных вакцин на основе гетерологичных вирусов (аденовируса человека 5, авирулентных герпесвирусов и др.) поможет решить проблему формирования местного и клеточного иммунного ответа к возбудителям болезней (J.L. Palgen с соавт., 2021). Главным лимитирующим фактором использования ДНК- и РНК-вакцин является отсутствие высокоэффективного способа доставки генетического материала в клетки-мишени (T. Lee с соавт., 2022). При всех достоинствах генно-инженерных вакцин их разработка, производство и внедрение в ветеринарную практику ограничены вследствие дороговизны изготовления, зачастую недостаточных аффинности и авидности вируснейтрализующих антител, низких титров антител, неполной протекции животных при контрольном заражении. Несмотря на недостатки, разработка и регистрация генно-инженерных вакцин против инфекционных болезней свиней в мире продолжается. Так, в обзоре приводятся и обсуждаются существующие разработки и зарегистрированные вакцины против африканской чумы свиней (M.V. Borca с соавт., 2020), болезни Ауески (X. Liang с соавт., 2016), классической чумы свиней (S. Blome с соавт., 2017), парвовирусной (B. Garcia-Morante с соавт., 2020), коронавирусных (X. Yuan с соавт., 2015) и цирковирусной (C. Park с соавт., 2017) инфекций свиней, репродуктивно-респираторного синдрома свиней (J. Cui с соавт., 2020). Сделаны выводы, что генетически модифицированные вирусы с делецией генов, кодирующих факторы вирулентности, наиболее перспективны для профилактики африканской чумы свиней, болезни Ауески и репродуктивно-респираторного синдрома свиней. Субъединичные вакцины обеспечивают напряженный иммунитет против парвовирусной и цирковирусной инфекций свиней. В свою очередь, возможности векторных вакцин наиболее реализуются при борьбе с классической чумой свиней и коронавирусными инфекциями. Кроме того, прикладное значение генно-инженерных вакцин заключается и в формировании группового иммунитета свинопоголовья к инфекционным болезням вирусной этиологии, и в реализации стратегии дифференциации инфицированных от вакцинированных животных (DIVA).
Бесплатно
Современные подходы к специфической профилактике африканской чумы свиней (обзор)
Статья обзорная
Африканская чума свиней (АЧС), впервые охарактеризованная R.E. Montgomery еще в начале ХХ века (R.E. Montgomery, 1921), уже более 100 лет остается одной из острых проблем в мировом свиноводстве. Поиски эффективных и универсальных средств специфической профилактики во всем мире ведутся с 1933 года (J. Walker, 1933). В представленном обзоре суммированы данные литературы из открытых источников по наиболее важным и успешным событиям в истории разработки вакцин против АЧС, обсуждены перспективы и результаты использования аттенуированных (C. Muñoz-Pérez с соавт., 2021), инактивированных (E. Cadenas-Fernández с соавт., 2021), субъединичных (J.G. Neilan с соавт., 2004) и векторных (J.K. Jancovich с соавт., 2018) вакцин против АЧС. При широком использовании природно ослабленных негемадсорбирующих изолятов в качестве вакцин во второй половине XX века в странах Европы наблюдалось хроническое течение АЧС у значительного числа свиней (J. Manso Ribeiro с соавт., 1963). Несмотря на генетические изменения в геноме вируса, последовательные пассажи полевых изолятов вируса АЧС на различных культурах клеток не показали должного результата в ослаблении вирулентных свойств возбудителя (I. Titov с соавт., 2017). Использование технологий получения делетированных мутантов ASFV-G-ΔI177L создало перспективу для разработки эффективных вакцин-кандидатов (M.V. Borca с соавт., 2020). Показано, что инактивированные, а также субъединичные вакцины на основе рекомбинантных белков, вызывали образование специфических иммуноглобулинов в высоких титрах, однако не обладали протективными свойствами (G. Burmakina с соавт., 2016). Новой вехой в борьбе с многими инфекционными болезнями животных, в частности с АЧС, стали векторные вакцины. Исследования последних лет указывают на перспективу создания эффективных и сертифицированных ДНК-вакцин, среди векторов для разработки которых хорошо себя зарекомендовали аденовирус человека 5 (rAd) и модифицированный вирус осповакцины Анкара (MVA) (L.C. Goatley с соавт., 2020). Аттенуированные вакцины на основе генетически модифицированных вирусов с делецией генов I226R и 18-7GD (Y. Zhang с соавт., 2021; W. Chen с соавт., 2020) нуждаются в экспертизе с привлечением международных организаций для дальнейшей регистрации и внедрения в ветеринарную практику.
Бесплатно
Соматическое клонирование млекопитающих: достижения, возможности, препятствия (обзор)
Статья обзорная
Выполнен анализ результативности соматического клонирования у разных видов животных. Представлены данные о молекулярных механизмах и генетических событиях при клонировании и репрограммировании, о химерности клонов по митохондриальной ДНК и ее возможных последствиях при внутри- и межвидовом клонировании. Обсуждаются основные проблемы, связанные с методическими трудностями, низкой эффективностью метода, большими потерями материала на всех этапах эмбрионального, натального и постнатального развития. В настоящее время соматическое клонирование прежде всего рассматривается как возможность быстро и надежно зафиксировать в потомстве уникальные особенности особей, которые имеют хозяйственно ценное или любое другое значение и/или могут быть утрачены из-за рекомбинаций при обычном способе воспроизведения животных либо их исчезновении. Метод позволяет использовать любые сочетания селекционных и трансгенных технологий: направленное встраивание in vitro, клеточный отбор и перенос ядра. Наиболее важной сферой применения обсуждаемого подхода должно стать сельское хозяйство. Однако при неоспоримых выгодах, которые сулит клонирование при ядерном переносе, и растущем числе успешных клонирований и клонов млекопитающих коммерческое использование этого метода пока что ограничено чрезвычайно низкой эффективностью, высокой затратностью и большими потерями материала. К тому же молекулярные и клеточные механизмы событий, происходящих при соматическом клонировании, сложны, специфичны и требуют дальнейшего углубленного изучения. Все перечисленное вынуждает исследователей, во-первых, искать более эффективные альтернативные подходы, во-вторых, сосредоточить внимание на элементах методики, требующих совершенствования. Тем не менее, несмотря на все еще низкую эффективность (3-5 %) и меньшую распространенность метода по сравнению с прогнозами, клонированные животные постепенно становятся неотъемлемой частью сельского хозяйства в США и Европе. Технология соматического клонирования предоставляет большие возможности для фундаментальных исследований генетических процессов, функциональной активности генома, клеточной дифференцировки и пр. Широкие перспективы, открывающиеся благодаря внедрению методик клонирования в сельскохозяйственную практику и медицину, должны получить всестороннюю морально-этическую оценку, чтобы исключить спекулятивные настроения как у сторонников, так и у противников клонирования.
Бесплатно
Сперма хряков: особенности и способы хранения (обзор)
Статья обзорная
Свиноводство - крупная и постоянно развивающаяся сельскохозяйственная отрасль, поскольку свиньи обладают высокой плодовитостью, мясной продуктивностью, скороспелостью и при этом всеядны. Динамичному развитию свиноводства способствует искусственное осеменение свиноматок, использование которого в большинстве стран мира составляет 90 % (D. Waberski с соавт., 2019). Искусственное осеменение играет важную роль в сохранении генетического материала и повышении продуктивности в отрасли (R.V. Knox, 2016). В связи с этим целесообразно использовать хряков с высокой фертильностью и криорезистентностью спермы. Сперма хряков имеет ряд видовых особенностей. Средний объем эякулята у хряка составляет 100-150 мл, что связано с более развитыми придаточными половыми железами, чем у других животных (С.Г. Смолин, 2023). Объем эякулята зависит от породы, возраста животных и сезона года. Кроме того, существует взаимосвязь между объемом эякулята и морфологией сперматозоидов. Так, сперматозоиды в эякулятах меньшего объема имеют головки большей длины и ширины (K. Górski с соавт., 2017). Важная особенность спермы хряков - низкая устойчивость к замораживанию, что связано с выраженной концентрацией фосфолипидов и, напротив, низкой концентрацией холестерина в плазматической мембране сперматозоидов (Y. Wang с соавт., 2021). Во время криоконсервации сперматозоиды подвергаются осмотическому стрессу и дегидратации, в сперме накапливаются активные формы кислорода и азота, что приводит к резкому снижению подвижности и жизнеспособности сперматозоидов после оттаивания. В связи с этим сперму хряков оптимально хранить при температуре от 17 до 25 ℃ не более 120 ч (H. Henning с соавт., 2022). При выборе протокола замораживания спермы (с наличием семенной плазмы или без нее) необходимо учитывать состав семенной плазмы, а также условия центрифугирования и замораживания. Так, при центрифугировании в режиме 2400 об/мин в течение 3 мин сперматозоиды повреждаются в меньшей степени и, как следствие, более устойчивы к холоду (K. Wasilewska с соавт., 2017). Использование разбавителей Androhep («Minitube», Германия) или Cryoguard («Minitube», Германия) способствует лучшей сохранности сперматозоидов при криоконсервации (A. Dziekońska с соавт., 2015; A. De Andrade c соавт., 2022). Для улучшения сохранности в сперму добавляют пентаизомальтозу (O. Simonik с соавт., 2022), трегалозу (R. Athurupana с соавт., 2015), апегенин (Y. Pei с соавт., 2018), ресвератрол (K. Kaeoket с соавт., 2023). Время охлаждения перед криоконсервацией влияет на сохранность сперматозоидов. Оптимальными протоколами охлаждения спермы перед заморозкой считаются 2-4 ч при 5 °С (J. Shäfer с соавт., 2017), а также 24 ч при 17 °С (M.A. Torres с соавт., 2019). Успешность криоконсервации во многом определяется протоколом замораживания, которое может быть ручным и автоматизированным. Оптимальный протокол ручной заморозки спермы - горизонтальное размещение соломинок со спермой на 4 см выше уровня жидкого азота на 20 мин с дальнейшим погружением в жидкий азот (V. Khophloiklang с соавт., 2023), а также на 2 и 5 см соответственно на 15 и 20 мин (S. Bang с соавт., 2022; S.L. Soares с соавт., 2020). При автоматической заморозке спермы снижается количество свободных радикалов и перекисное окисление липидов, что отражается на сохранении подвижности сперматозоидов после оттаивания. Оптимальным протоколом автоматической заморозки спермы считается снижение температуры от 5 до -5 °C и далее со скоростью -39,80 °С·мин-1 в течение 113 с. После этого сперму выдерживают при -80 °C в течение 30 с и замораживают со скоростью -60 °С·мин-1 в течение 70 с для того, чтобы температура снизилась до -150 °C. В настоящее время разработано несколько протоколов оттаивания спермы хряков: 8 с при 60 °C (Z. Zhu с соавт., 2022), 8 с при 70 °C (R.A. Gonzalez-Castro с соавт., 2022), 25 с при 37,5 °C (R. Osman с соавт., 2023). Для снижения степени апоптоза и количества активных форм кислорода сперму после оттаивания рекомендуется хранить при 17 °C (J. Li с соавт., 2023). Таким образом, принимая во внимание видовые особенности спермы хряков, необходимо строгое соблюдение протоколов предподготовки и глубокой заморозки спермы. Эффективность использования криоконсервированной спермы при искусственном осеменении свиноматок будет также зависеть от соблюдения протоколов оттаивания и последующего кратковременного хранения этого генетического материала.
Бесплатно
Стрессовая память растений: ключевые аспекты (обзор)
Статья обзорная
Растения постоянно подвергаются разрушительному воздействию неблагоприятных экологических условий - как абиотических, так и биотических. В случае сельскохозяйственных культур это негативно сказывается на урожайности. Многочисленные лабораторные исследования сфокусированы на влиянии различных стрессовых факторов на рост и развитие растений. Результаты попыток переноса получаемых данных на полевые условия культивирования свидетельствуют о присутствии критических аспектов взаимодействия растение-стресс. В представляемом обзоре мы рассматриваем некоторые из этих аспектов. Так, большинство работ сфокусировано на изучении молекулярных реакций растений на однофакторные стрессы (Y. Saijo с соавт., 2020). Для естественной среды характерны многофакторные воздействия в различных сочетаниях. Поэтому в последнее время растет число публикаций с анализом реакции растений на двух- и трехфакторные стрессовые комбинации абиотических факторов с абиотическими (T. Obata с соавт., 2015; N. Suzuki с соавт., 2016; S.I. Zandalinas с соавт., 2022) и биотическими (S. Rasmussen с соавт., 2013; N. Suzuki с соавт., 2014; A.R. Devireddy с соавт., 2020) стрессорами. Показано, что механизм ответа растения при комбинаторном воздействии возникает как результат интеграции и модулирования ответов на индивидуальные составляющие стресса (N. Suzuki с соавт., 2014), которые по отношению друг к другу могут быть нейтральными, антагонистическими или несвязанными, что часто непредсказуемо и нуждается в подтверждении опытным путем (S. Rasmussen с соавт., 2013). Ответы на абиотические и биотические факторы контролируются разными, иногда конфликтующими сигнальными путями, которые при комбинаторном стрессе могут взаимодействовать и/или ингибировать друг друга (S. Rasmussen с соавт., 2013; N. Suzuki с соавт., 2014). Качество стрессового ответа растения зависит не только от генотипа, но и от эпигенетической регуляции экспрессии соответствующих генов и накопления необходимых метаболитов (Z.H. Chen с соавт., 2020), известной как стрессовая память (A. Weinhold, 2018). В естественной среде произрастания растений нередки возвратные события однотипных и комбинаторных стрессов. Формирование обратимой наследуемой стрессовой памяти происходит как результат переживания растением первичного стрессового воздействия (прайминг). Растение запоминает свою защитную реакцию посредством внесения в геном эпигенетических изменений и при повторе стресса запускает запомнившиеся реакции на предыдущий опыт (M. Hilker с соавт., 2016; J. Lämke с соавт., 2017). Различают цис-прайминг, когда вид первичного и повторного воздействия совпадает, и транс-прайминг, когда память о прайминге срабатывает в ответ на стимул другого типа (M. Hilker с соавт., 2016; A.U. Nair с соавт., 2022). Набор эпигенетических меток, возникший после прайминга, составляет память растения о стрессовом событии и направлен на регуляцию экспрессии конкретных генов (M. Hilker с соавт., 2016; L. Virlouvet с соавт., 2018; A. Nishad с соавт., 2021; C. Jacques с соавт., 2021). Стрессовая память может быть кратковременной (митотически наследуемой) и долговременной (мейотически наследуемой) (M. Hilker с соавт., 2016; J. Lämke с соавт., 2017). В отсутствие повторных стрессовых событий происходит забывание, когда растение активирует эпигенетические регуляторные механизмы, сбрасывающие метки стрессовой памяти (A. Wibowo с соавт., 2016). Защитный ответ растения на отдельные стрессоры и их сочетание при прайминге и повторных событиях выражается в существенном модулировании экспрессии генов и содержания различных метаболитов (A. Aharoni с соавт., 2011; S.I. Zandalinas с соавт., 2022). Транскрипты и метаболиты с дифференциальной реакцией на стресс могут служить биомаркерами стрессовой памяти (O. Aina с соавт., 2024). Характерной особенностью биомаркеров (генов, метаболитов) считаются существенные различия в колебаниях экспрессии (гены) и содержания (метаболиты) при прайминге, повторных стрессах и возвратах в нормальные условия (Y. Ding с соавт., 2013, 2014; C. Jacques с соавт., 2021). Предполагаемые гены-биомаркеры могут быть ассоциированы с осуществлением метаболизма различных соединений, включая компоненты антиоксидантной защиты растения, фитогормоны, патогенез-связанные PR-белки и др. (O.K. Anisimova с соавт., 2021; S.I. Zandalinas с соавт., 2022; O. Aina с соавт., 2024), а также с регуляцией генной экспрессии (транскрипционные факторы, некодирующие РНК, циркадные осцилляторы, др.) (H. Wei с соавт., 2022; W. Cao с соавт., 2024). На основе изложенного материала предполагается, что исследования защитных/адаптивных реакций растений, особенно культивируемых, направленные на повышение стрессоустойчивости, должны проводиться с учетом обсуждаемых в обзоре аспектов. Результатом таких исследований может стать определение ключевых биомаркеров памяти растения о воздействиях различных стрессовых факторов и их комбинаций и, как следствие, выявление доноров эпиаллелей/эпимутаций, ассоциированных с наследуемой стрессовой памятью.
Бесплатно
Тепловой стресс у птицы. Сообщение II. Методы и способы профилактики и смягчения
Статья обзорная
Тяжесть проявления теплового стресса зависит от внешних (состав рациона, вода, система содержания, плотность посадки, влажность воздуха, скорость движения воздуха и т.д.) и внутренних (вид, порода, возраст, физиологическое состояние птицы и т.д.) факторов. Для снижения теплообразования и улучшения теплоотдачи (тепловыделения), сохранения продуктивности и качества продукции и, следовательно, снижения экономических потерь в птицеводческих хозяйствах исследователи предлагают различные стратегии. К ним относят повышение плотности корма пропорционально снижению его потребления (N.J. Daghir, 2009) и содержания жира в рационе до 4-5 % (B.L. Red, 1981; N. Usayran с соавт., 2001; A.A. Ghazalah с соавт., 2008); снижение до 2-4 % количества сырого протеина (Q.U. Zaman с соавт., 2008) и углеводов (при метаболизме жиров образуется меньше теплопродукции, чем при метаболизме протеинов и углеводов) (N.A. Musharaf с соавт., 1999; N.J. Daghir, 2008); изменение баланса аминокислот (при потреблении несбалансированных по аминокислотному составу кормов птица производит больше тепла в расчете на 1 г потребленного корма, кроме того, при тепловом стрессе значительно увеличивается расход лизина и серосодержащих аминокислот) (R.M. Gous с соавт., 2005; S. Syafwan с соавт., 2011; O. Vjreck с соавт., 1980); дополнительное введение в корм витамина С в дозе 250 мг/кг (M. Ciftci с соавт., 2005; А. Кавтарашвили с соавт., 2010), витамина Е (200 мг/кг) (Z.Y. Niu с соавт., 2009; A.A. Rashidi с соавт., 2010), витамина А (8000 МЕ/кг) (H. Lin с соавт., 2002), макро- и микроэлементов или соответствующих витаминно-минеральных премиксов (В.И. Фисинин с соавт., 2009), добавление в корм или воду различных солей электролитов NaHCO 3, KСl, CaCl 2, NH 4Cl (R.G. Teeter с соавт., 1985; T. Ahmad с соавт., 2005); использование гранулированных кормов (R.M. Gous с соавт., 2005; А. Кавтарашвили с соавт., 2010); введение специальных режимов кормления (K. Hiramoto с соавт., 1995; M.H. Uzum с соавт., 2013) и прерывистого освещения (А. Кавтарашвили с соавт., 2010; D. Balnave с соавт., 1998); замена соли в рационах на 50-80 % пищевой содой (периодически по 7 сут) (P.S. Silva с соавт., 1996; А. Кавтарашвили с соавт., 2010); скармливание курам смеси ракушки и известняка (1:1) из отдельных кормушек при снижении дозы кальция в рационе; введение в корм ферментных препаратов (В.И. Фисинин с соавт., 1999) и пробиотических штаммов Lactobacillus (P.T. Lan с соавт., 2004); применение специальных антистрессовых кормовых добавок и препаратов (П. Сурай с соавт., 2012; Р. Surai с соавт., 2013); увлажнение корма при использовании экзогенных ферментов (H. Lin с соавт., 2006; M.A. Khoa, 2007); увеличение скорости движения воздуха до 2,0-2,5 м/с (J. Donald, 2000); использование туннельной вентиляции (M. Czarick, B.L. Tyson, 1989); оборудование птичника системой испарительного охлаждения (J. Donald, 2000; Э.С. Маилян, 2007); использование теплоизолирующих, светоотражающих кровельных материалов и орошение крыши холодной водой (S. Yahav с соавт., 2004); снижение плотность посадки птицы на 15-20 % (T. Ahmad с соавт., 2006); уменьшение толщины подстилки до 3-5 см (Salah H.M. Esmail, 2001); исключение беспокойства (вакцинация, пересадка и др.) птицы в наиболее жаркий период дня; обеспечение постоянного доступа птицы к воде, в том числе при проведении вакцинации с помощью питьевой воды; исключение вакцинации птицы спреем (О. Михайловская с соавт., 2010); регулярная очистка и обеззараживание воды и системы поения; подкисление воды (А. Кавтарашвили, 2013); систематический слив воды из системы поения и наполнение ее свежей прохладной водой; изоляция резервуаров воды и водопроводных труб, расположенных на солнце, защита их тенью; охлаждение воды (S. Yahav с соавт., 1996); тепловой тренинг эмбрионов во второй период инкубации (Y. Piestun с соавт., 2008) и цыплят в 3-суточном возрасте (S. Yahav с соавт., 2001; S. Yahav с соавт. 2004); повышение теплоустойчивости птицы посредством сел
Бесплатно
Статья обзорная
Тепловой стресс крупного рогатого скота (КРС) в связи с глобальным изменением климата на сегодня считается одной из наиболее актуальных проблем животноводства. Почти 80 % КРС в мире подвергается воздействию высоких температур окружающей среды (M.A. North с соавт., 2023). Положительная корреляция между высокой продуктивностью животных и тепловой нагрузкой повышает негативное влияние теплового стресса в стаде, что требует включения оценки теплоустойчивости КРС в селекционную работу (T. Saizi с соавт., 2019). Несмотря на многочисленные исследования, оценка теплоустойчивости скота по-прежнему остается сложной задачей из-за разных климатических условий, различий в кормлении и содержании, породных, продуктивных и индивидуальных особенностей животных. Для количественной оценки тепловой нагрузки окружающей среды повсеместно используется температурно-влажностный индекс (ТВИ) в различных модификациях, который представляет собой показатель, объединяющий температуру и относительную влажность воздуха, скорость ветра и солнечную радиацию. Пороговые значения ТВИ в зависимости от вида животного, возраста, физиологического состояния и продуктивности имеют разные величины. Независимо от цифровых показателей пороговые значения ТВИ в основном характеризуются как отсутствие теплового стресса, небольшой, умеренный и высокий тепловой стресс. Основными биомаркерами теплового стресса животных служат их физиологические параметры, такие как температура тела, частота дыхания и частота сердечных сокращений. В Австралии у коров голштинской породы летом при повышении ТВИ до 83 увеличивалась частота дыхания до 113,1 вдоха/мин, одышка до 2,42 балла и температура тела до 41,7 °С (R. Osei-Amponsah с соавт., 2020). В последнее время в качестве неинвазивного метода измерения температуры тела животных (бесконтактно и дистанционно) широко используется инфракрасная термография (M. Mincu с соавт., 2023; P. Racewicz с соавт., 2018), которая позволяет обнаруживать источники тепла и отслеживать их температурную динамику во времени (D. Brezov с соавт., 2023). О чувствительности животных к высоким температурам также можно судить по молочной продуктивности. По прогнозам ученых в регионах Центральной Европы и Средиземноморья при увеличении случаев теплового стресса у коров вероятно снижение удоя на 2,8 %, а финансовые потери фермеров в летнем сезоне могут составить около 5,4 % (S. Hempel с соавт., 2019). В США у коров голштинской и джерсейской пород при температуре воздуха выше 27 °C с относительной влажностью 99 % отмечено увеличение содержания хлоридов в молоке, что указывает на стресс (A.K. Sharma с соавт., 1988). Также при тепловом стрессе наблюдается снижение фертильности коров и нарушение сперматогенеза у быков-производителей (L. Capela с соавт., 2022), что представляет собой серьезную проблему для производителей молока, которая приводит к увеличению выбраковки животных и ветеринарных расходов, снижению генетического потенциала дойного стада (S. Biffani с соавт., 2016). Эффективным инструментом повышения устойчивости молочного скота к высоким температурам считается геномная селекция, с помощью которой можно классифицировать быков-производителей в соответствии с их теплоустойчивостью (R. Negri с соавт., 2023). В целом крайне важно проводить оценку теплоустойчивости животных в условиях изменения климата в разных агроэкологических зонах для нивелирования последствий теплового стресса.
Бесплатно
Устойчивость гуара Cyamopsis tetragonolоba (L.) Taub. к вредным организмам
Статья обзорная
Гуар Cyamopsis tetragonoloba (L.) Taub. - тропическая однолетняя бобовая культура многоцелевого использования, перспективная для выращивания на юге России. В представленном обзоре обсуждается проблема устойчивости генетических ресурсов гуара к болезням и вредителям. Наиболее вредоносные болезни C. tetragonoloba - альтернариозная пятнистость (возбудитель Alternaria cyamopsidis Rangaswami & Rao) и бактериоз ( Xanthomonas axonopodis pv. cyamopsidis (Patel) Vauterin). Повсеместному и быстрому распространению заболеваний способствует сохранение инфекции в семенах. Устойчивость гуара к A. cyamopsidis не связана с анатомо-мор-фологическими особенностями растений. Степень поражения листьев альтернариозом зависит прежде всего от инсоляции, минимальной температуры воздуха, количества осадков и относительной влажности воздуха в вечернее время (M.S. Saharan с соавт., 2004). Устойчивость гуара к бактериозу контролируется олигогенно (P.S.K. Anil с соавт., 2012). Для X. axonopodis pv...
Бесплатно
