Эколого-физиологические и биохимические основы формирования зеленого криокорма в Якутии
Автор: Петров К.А., Перк А.А., Чепалов В.А., Софронова В.Е., Ильин А.Н., Иванов Р.В.
Журнал: Сельскохозяйственная биология @agrobiology
Рубрика: Обзоры, проблемы
Статья в выпуске: 6 т.52, 2017 года.
Бесплатный доступ
Корм, выращенный в условиях Якутии, может быть дополнением к рациону многих сельскохозяйственных животных в Сибири, на Дальнем Востоке и Европейском Севере. Понимание механизмов адаптации растений к холоду, кроме общебиологического значения, имеет и прикладное, связанное с использованием этого практически неограниченного естественного кормового ресурса. В обзоре рассмотрены эколого-физиологические и биохимические аспекты формирования питательной ценности у замороженных естественным холодом осенневегетирующих травянистых растений, являющихся высокопитательным осенне-зимним нажировочным кормом (зеленый криокорм) для травоядных животных в крайне суровых условиях Севера. Наиболее полно результаты исследования физиологических основ адаптации растений к низкотемпературному стрессу представлены в ряде обзоров (Т.И. Трунова, 2007; L.V. Gusta с соавт., 2013; K. Miura с соавт., 2013). Приводятся данные по реакции растений на действие низких температур и адаптации к ним. В результате обобщения собственных многолетних исследований (А.Я. Перк с соавт., 1987; K.A. Petrov с соавт., 2010; А.Н. Ильин с соавт., 2015) и данных литературы разработана общая теория механизмов устойчивости растений и животных к длительной гипотермии в условиях многолетней мерзлоты (криолитозоны) Якутии. Предполагается, что адаптация растений к длительному низкотемпературному стрессу теснейшим образом связана с основным источником их энергии (липидами, полиеновыми жирными кислотами), играющим основную роль в формировании высокой питательной ценности замороженной естественным холодом осенневегетирующей растительности криолитозоны. Одна из особенностей холодового закаливания многолетних травянистых растений в криолитозоне Якутии, очевидно, заключается в высоком накоплении в клетках первичных и вторичных каротиноидов с наиболее выраженными антиоксидантными свойствами (B. Demmig-Adams с соавт., 2006). Зеленый криокорм обеспечивает жизнедеятельность травоядных животных, в том числе сельскохозяйственных (якутская лошадь, северный олень и др.), в условиях длительного и экстремально холодного зимнего периода. Технология производства зеленого криокорма позволяет удовлетворить потребность животных в белке, жирных маслах, углеводах и витаминах в течение всей зимовки. В результате научно-производственных опытов показана высокая питательная ценность зеленого криокорма, например, для табунного коневодства, что позволяет рекомендовать его для широкого внедрения в сельскохозяйственную практику регионов, где имеются фактически неограниченные холодовые ресурсы.
Якутия, адаптация к холоду, зеленый криокорм, питательная ценность
Короткий адрес: https://sciup.org/142213865
IDR: 142213865 | DOI: 10.15389/agrobiology.2017.6.1129rus
Список литературы Эколого-физиологические и биохимические основы формирования зеленого криокорма в Якутии
- Sakai A., Larcher W. Frost survival of plants: responses and adaptation to freezing stress. Berlin, Springer-Verlag, 1987.
- Дроздов С.Н., Курец В.К. Некоторые аспекты экологической физиологии растений. Петрозаводск, 2003.
- Larcher W. Physiological plant ecology. Ecophysiology and stress physiology of functional groups. Berlin, Heidelberg, NY, Springer, 2003.
- Frost protection: fundamentals, practice, and economics. Vol. 1, 2/R.L. Snyder, J.P. de Melo-Abreu, S. Matulich (vol. 2) (eds.). Rome, FAO, 2005.
- Самыгин Г.А. Образование льда в растениях. Физиология растений, 1997, 44: 275-286.
- Трунова Т.И. Растение и низкотемпературный стресс. М., 2007.
- Yadav S.K. Cold stress tolerance mechanisms in plants. A review. Agron. Sustain. Dev., 2010, 30(3): 515-527 ( ) DOI: 10.1051/agro/2009050
- Librado P., Sarkissian C.D., Ermini L. et al. Tracking the origins of Yakutian horses and the genetic basis for their fast adaptation to subarctic environments. PNAS, 2015, 112(50): E6889-E6897 ( ) DOI: 10.1073/pnas.1513696112
- Лось Д.А. Молекулярные механизмы холодоустойчивости растений. Вестник РАН, 2005, 75: 338-345.
- Абрамов А.Ф., Петрова Л.В. Содержание жирных кислот в мясе жеребят якутской лошади. Доклады РАСХН, 2010, 3: 56-57.
- Слободчикова М.Н., Иванов Р.В., Степанов К.М., Пустовой В.Ф., Осипов В.Г., Миронов С.М. Жирнокислотный состав липидов жировой ткани якутской лошади. Коневодство и конный спорт, 2011, 6: 28-30.
- Ouellet F., Charron J.-B. Cold acclimation and freezing tolerance in plants. Encyclopedia of life sciences. John Wiley & Sons, Ltd., 2007 ( ) DOI: 10.1002/9780470015902.a0020093.pub2
- Chinnusamy V., Zhu J.K., Sunkar R. Gene regulation during cold stress acclimation in plants. Methods Mol. Biol., 2010, 639: 39-55 ( ) DOI: 10.1007/978-1-60761-702-0_3
- Wang Y., Frei M. Stressed food -the impact of abiotic environmental stresses on crop quality. Agric. Ecosyst. Environ., 2011, 141: 271-286 ( ) DOI: 10.1016/j.agee.2011.03.017
- Колесниченко А.В., Войников В.К. Белки низкотемпературного стресса растений. Иркутск, 2003.
- Gusta L.V., Wisniewski M. Understanding plant cold hardiness: an opinion. Physiologia Plantarum, 2013, 147: 4-14 ( ) DOI: 10.1111/j.1399-3054.2012.01611.x
- Miura K., Furumoto T. Cold signaling and cold response in plants. Review. Int. J. Mol. Sci., 2013, 14: 5312-5337 ( ) DOI: 10.3390/ijms14035312
- Dolferus R. To grow or not to grow: A stressful decision for plants. Plant Sci., 2014, 229: 247-261 ( ) DOI: 10.1016/j.plantsci.2014.10.002
- Levitt J. Responses of plants to environmental stresses. Chilling, freezing, and high temperature stresses. Academic Press, NY, 1980 ( ) DOI: 10.1016/B978-0-12-445501-6.50016-6
- Туманов И.И. Физиология закаливания и морозостойкости растений. М., 1979.
- Полевой В.В., Саламатова Т.С. Физиология роста и развития растений. Л., 1991.
- Чиркова Т.В. Физиологические основы устойчивости растений. СПб, 2002.
- Hazel J.R. Thermal adaptation in biological membranes: is homeoviscous adaptation the explanation? Annu. Rev. Physiol., 1995, 57: 19-42 ( ) DOI: 10.1146/annurev.ph.57.030195.000315
- Верещагин А.Г. Липиды в жизни растений. М., 2007.
- Van Meer G., Voelker D.R., Feigenson G.W. Membrane lipids: where they are and how they behave. Nat. Rev. Mol. Cell. Biol., 2008, 9(2): 112-124 ( ) DOI: 10.1038/nrm2330
- Макаренко С.П., Дударева Л.В., Катышев А.И., Коненкина Т.А., Назарова А.В., Рудиковская Е.Г., Соколова Н.А., Черникова В.В., Константинов Ю.М. Влияние низких температур на жирнокислотный состав контрастных по холодоустойчивости видов злаков. Биологические мембраны, 2010, 6: 482-488.
- Войников В.К. Митохондрии растений при температурном стрессе. Новосибирск, 2011.
- Войников В.К. Энергетическая и информационная системы растительных клеток при гипотермии. Новосибирск, 2013.
- Скулачев В.П. Энергетика биологических мембран. М., 1989.
- Скулачев В.П., Богачев А.В., Каспаринский Ф.О. Мембранная биоэнергетика. М., 2010.
- Pobezhimova Т., Grabelnych O., Kolenichenko A., Voinikov V. The comparison of uncoupling activity of constituently synthesized and stress-induced forms of winter rye stress uncoupling protein CSP 310. J. Therm. Biol., 2001, 26: 95-101 ( ) DOI: 10.1016/S0306-4565(00)00027-9
- Xiong L., Schumaker K.S., Zhu J.-K. Cell signaling during cold, drought, and salt stress. Plant Cell, 2002, 14(suppl. 1): S165-S183 ( ) DOI: 10.1105/tpc.000596
- Smolenska G., Kuiper P.J. Effect of low temperature upon lipid and fatty acid composition of roots and leaves of winter rape plants. Physiologia Plantaru, 1977, 41: 29-35 ( ) DOI: 10.1111/j.1399-3054.1977.tb01517.x
- Kacperska-Palacz A. Mechanism of cold acclimation in herbaceous plants. In: Plant cold hardiness and freezing stress: Mechanisms and crop implications. V. 1/P.H. Li (ed.). Academic Press, NY, 1978: 139-152 ( ) DOI: 10.1016/B978-0-12-447650-9.50014-9
- Габышев М.Ф., Казанский А.В. Кормовые травы Якутии. Характеристика химического состава и питательности кормовых трав Якутской АССР. Якутск, 1957.
- Румянцев В.А. Особенности возделывания однолетних кормовых культур на зеленый криокорм в Якутии. Главный зоотехник, 2009, 6: 57-60.
- Денисов Г.В., Стрельцова B.C. Адаптивность луговых растений в криолитозоне. Новосибирск, 1991.
- Абрамов А.Ф. Эколого-биохимические основы производства кормов и рациональное использование пастбищ в Якутии. Новосибирск, 2000.
- Petrov K.A., Sofronova V.E., Chepalov V.A., Perk A.A., Maksimov T.K. Seasonal changes in the content of photosynthetic pigments in perennial grasses of cryolithic zone. Russ. J. Plant Physiol., 2010, 57(2): 181-188 ( ) DOI: 10.1134/S1021443710020044
- Petrov K.A., Perk A.A., Chepalov V.A. Linoleic and other fatty acids, cryoresistance, and fodder value of Yakutian plants. In: Linoleic acids, sources, biochemical properties and health effects/I. Onakpoya (ed.). NY, 2012: 83-96.
- Петров К.А., Перк А.А., Осипова В.В. Криорезистентность и формирование кормовой ценности растений Якутии. Якутск, 2011.
- Алексеев В.Г. Устойчивость растений в условиях Севера: эколого-биохимические аспекты. Новосибирск, 1994.
- Мейснер А.Ф. Новое в заготовке зеленых кормов. М., 1980.
- Мейснер А.Ф. Новый подход к решению проблемы кормового белка. Вестник сельскохозяйственной науки, 1981, 10: 58-67.
- Румянцев В.А. Способ заготовки зеленого корма. Патент 1835996 (СССР). № 4852435/15. Заявл. 01.08.90. Опубл. 23.08.93. Бюл. № 31.
- Румянцев В.А., Григорьев М.Ф. Высокоэффективные зеленые корма в зимний период для животноводства Якутии. Актуальные вопросы современной науки, 2014, 38: 155-161.
- Перк А.Я., Коробкова Т.С. Эколого-физиологические особенности черной смородины в периоды роста и покоя в связи с морозоустойчивостью при выращивании в Центральной Якутии. В сб.: Интродукционные исследования растений в Якутии. Якутск, 1987: 52-64.
- Гаврилова М.К. Климаты холодных регионов Земли. Якутск, 1998.
- Дымова О.В., Головко Т.К. Структурно-функциональные свойства фотосинтетического аппарата Ajuga reptans в холодном климате. Физиология растений, 2001, 48: 406-413.
- Креславский В.Д., Карпентиер Р., Климов В.В., Мурата Н., Аллахвердиев С.И. Молекулярные механизмы устойчивости фотосинтетического аппарата к стрессу. Биологические мембраны, 2007, 24: 195-217.
- Климов С.В. Пути адаптации растений к низким температурам. Успехи современной биологии, 2001, 121: 3-22.
- Климов C.B. Холодовое закаливание растений результат поддержания повышенного отношения фотосинтез/дыхание при низких температурах. Известия АН, 2003, 1: 57-62.
- Климов С.В. Адаптация растений к стрессам через изменение донорно-акцепторных отношений на разных уровнях структурной организации. Успехи современной биологии, 2008, 128: 282-300.
- Demmig-Adams B., Adams III W.W. Photoprotection in an ecological context: the remarkable complexity of thermal energy dissipation. New Phytol., 2006, 172: 11-21 ( ) DOI: 10.1111/j.1469-8137.2006.01835.x
- Алексеев Н.Д., Неустроев М.П., Иванов Р.В. Биологические основы повышения продуктивности лошадей. Якутск, 2006.
- Соломонов Н.Г., Ануфриев А.И., Ядрихинский В.Ф., Исаев А.П. Изменения температуры тела у чистопородных и гибридных якутских лошадей в условиях Якутии. Доклады АН, 2009, 427(3): 426-429.
- Ильин А.Н. Оценка продуктивности сеяных зимних пастбищ из овса для лошадей якутской породы. Кормопроизводство, 2009, 10: 8-11.
- Иванов Р.В., Ильин А.Н. Переваримость основных питательных веществ и энергетическая ценность овса разных сроков посева при тебеневке лошадей. Коневодство и конный спорт, 2010, 1: 28-30.
- Ильин А.Н., Иванов Р.В., Пермякова П.Ф., Васильева Р.Е. Способ использования посевов овса на корню при тебеневке молодняка лошадей якутской породы. Кормление сельскохозяйственных животных и кормопроизводство, 2015, 1: 28-33.
- Иванов Б.И., Румянцев В.А., Петров К.А. Современные аспекты развития полевого кормопроизводства в Якутии. Наука и техника в Якутии, 2009, 1: 16-20.
- Петров К.А. Зеленый криокорм и адаптация животных к холодному климату Якутии. Наука и техника в Якутии, 2014, 2: 12-15.
- Петров К.А., Перк А.А. Зеленый криокорм и криорезистентность организмов Якутии. В сб.: Растения в условиях глобальных и локальных природно-климатических и антропогенных воздействий. Петрозаводск, 2015: 419.
- Нохсоров В.В., Дударева Л.В., Чепалов В.А., Софронова В.Е., Верхотуров В.В., Перк А.А., Петров К.А. Свободные жирные кислоты и адаптация организмов к холодному климату Якутии. Вестник Бурятской государственной сельскохозяйственной академии им. В.Р. Филиппова, 2015, 38(1): 127-134.
- Petrov K.A., Dudareva L.V., Nokhsorov V.V., Perk A.A., Chepalov V.A., Sophronova V.E., Voinikov V.K., Zulfugarov I.S., Lee C.-H. The role of plant fatty acids in regulation of the adaptation of organisms to the cold climate in cryolithic zone of Yakutia. Journal of Life Science, 2016, 26(5): 519-530 ( ) DOI: 10.5352/JLS.2016.26.5.519
- Петров К.А. Криорезистентность растений: эколого-физиологические и биохимические аспекты. Новосибирск, 2016.