4 - ЗООЛОГИЯ, ФИЗИОЛОГИЯ ЧЕЛОВЕКА И ЖИВОТНЫХ
Проведен анализ социального поведения семейной группы кустарниковых собак, Speothos venaticus (Lund, 1842) в условиях Московского зоопарка. В Московском зоопарке сложилась уникальная ситуация, позволяющая наблюдать за семейной группой кустарниковых собак, состоящей из 23 особей. Группа состояла из родительской пары и пяти пометов детенышей (10 самцов и 11 самок). Исследование проводили летом и осенью 2022 г. путем наблюдений за фокальной группой животных разного пола и возраста, состоящей из 12 особей (5 самок и 6 самцов). Оценивали иерархическую структуру группы кустарниковых собак, соотношение различных форм социального поведения животных, а также характер их агрессивных взаимодействий. Было показано, что в исследуемой семейной группе выделялись доминирующая размножающаяся пара и ее потомство, что соответствует данным, известным из литературы. Преобладающей формой поведения у животных было групповое перемещение по вольеру, что составило 47,3% от всех социальных взаимодействий собак. Среди старших особей уровень агрессии был низким. Вероятно, иерархическая структура группы кустарниковых собак основана не на агрессии высокоранговых животных, а на демонстрации подчинения низкоранговыми особями. Среди прочих социальных взаимодействий наблюдались игра, коммуникации, маркировочное, родительское и половое поведение. Характер маркировки территории мочой имел половые различия. Самки метили территорию, принимая позу стойки на передних лапах, тогда как самцы разбрызгивали мочу. При этом преобладало последовательное мечение (71,6%).
В эксперименте на кроликах изучали влияние марганца на метаболизм кальция на уровне энтеральной и внутренней среды. В опыте использовали две группы кроликов, подобранных методом пар-аналогов по 3 головы в контрольной и опытной группах. Животные опытной группы получали рацион с трехкратным увеличением уровня марганца. В конце эксперимента у всех животных под общим наркозом производили отбор крови, притекающей и оттекающей от разных отделов пищеварительного тракта. После контрольного убоя брали на анализ органы и ткани, извлекали кишечник с последующим отбором проб химуса и слизистой оболочки стенки разных отделов. Химус по разработанной методике разделяли на фракции. Методом атомно-абсорбционной спектрофотометрии определили концентрацию марганца и кальция в кишечном химусе и его фракциях, в слизистой оболочке стенки кишечника, в крови, притекающей к пищеварительному тракту и оттекающей от его разных отделов, в органах и тканях. Экспериментально выявили, что при увеличении концентрации марганца в рационе кроликов в три раза элемент не накапливается во внутренней среде, а кумулируется эндогенными структурами химуса и слизистой оболочкой стенки тонкого и толстого отделов кишечника. Выявили изменение метаболизма кальция при увеличении марганца в рационе в три раза: уменьшилась его концентрации в оттекающей от кишечника крови и в слизистом слое стенки тонкого кишечника. В итоге зафиксированы достоверное снижение концентрации в костях и тенденция снижения в печени и в почках. Делается вывод об антагонистичном влиянии избыточного количества марганца в рационе на метаболизм кальция на уровне энтеральной и внутренней среды организма. При взаимодействии элементов отмечается ведущая роль эндогенных структур химуса благодаря ионообменным свойствам гликопротеинов полостной слизи кишечника.
В последние годы при аквариумном содержании коммерчески ценных рыб, а также в УСВ (установки с замкнутым водоиспользованием) активизируются и выделяются патогенные формы Candida albicans, которые колонизируют в большом количестве пищеварительную трубку и приводят к гибели 95 100% рыб. Методы обработки аквариумных рыб, разводимых в пищевых целях, являются экологически и экономически неоправданными, так как препараты сохраняют определенную токсичность. В этой связи необходим поиск экологичных методов профилактики и терапии кандидамикозов в аквариумах и УСВ. Установлено, что прополис в комплексе с метиленовым голубым способствует полному снятию токсичности и супрессивного действия сенсибилизатора, затормаживанию усиленного размножения в организме у Oreochromis niloticus кандид, усилению процессов кроветворения, повышения нейтрофилов, моноцитов и активизации фагоцитоза. Уровень нейтрофилов повышается на 7, 14, 21 и 30 сут. опыта, по сравнению с данными зараженных рыб 2 группы – в 1,63; 1,6; 1,82 и 1,67 раза, моноцитов – в 1,94; 2,58; 3,08; 3,1 раза. Это способствовало восстановлению функциональной активности клеток и фагоцитарных реакций в организме O. niloticus, повышению экологичности среды, продуктивности и качества получаемого диетического белка, мяса, богатого незаменимыми жирными кислотами омега 3 и -6.
ЭКОЛОГИЯ, ПОЧВОВЕДЕНИЕ, ЗЕМЛЕУСТРОЙСТВО, КАДАСТР И МОНИТОРИНГ ЗЕМЕЛЬ
Алтайский край занимает лидирующее положение среди субъектов Сибирского федерального округа по площади пахотных земель, из которых более 80% расположены в зоне неустойчивого увлажнения. Среди сельскохозяйственных гидротехнических мелиораций в крае преобладает орошение. Площадь орошаемых земель составляет около 69 тыс. га, из которых почти 10% имеют различную степень засоления в слое 0-100 см. Длительное орошение земель и несоблюдение технологий поливов приводит к засолению земель оросительных систем. В Российской Федерации на всех оросительных системах действуют единые правила сбора данных о состоянии земель, проведения почвенно-солевых съемок и лабораторной обработки материала полевых исследований. Выполнен анализ состояния орошаемых сельскохозяйственных угодий по степени их засоления за период с 1 января 2013 г. по 1 января 2022 г. по данным мелиоративного кадастра. Построена модель динамики площади сильно и очень сильно засоленных земель, проверены статистические оценки качества модели и определена средняя скорость ежегодного увеличения площади земель, подверженных засолению. Выполнен анализ наиболее возможных причин возникновения засоления на орошаемых землях, к которым относятся высокий уровень и минерализация грунтовых вод, высокая минерализация воды, используемой для орошения. Приведена динамика площадей с различным уровнем грунтовых вод, различной минерализацией грунтовых вод и оросительной воды. По данным на начало 2022 г., выполнен кластерный анализ районов Алтайского края по степени засоления земель сельскохозяйственных угодий.
В статье представлены результаты изучения влияния агроэкологических факторов на содержание микотоксинов в зеленой массе культуры горчицы белой (Sinapis alba) и яровой пшеницы сорта Любава (Triticum aestivum L.). Исследование проводили на опытном поле «Южное» экологического стационара РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева с использованием химических и микробиологических методов. Агроэкологические факторы оценивали по следующим параметрам: содержание гумуса; кислотность почвы; содержание фосфора, калия и свинца. Для установления содержания микотоксинов в вегетативной массе культур горчицы белой и яровой пшеницы (по фазам развития) применяли иммуноферментный метод. В итоге, в период середины созревания сельскохозяйственных культур, зафиксирована самая высокая зараженность культур микотоксином, превышающая средний уровень загрязнения в 8‑11 раз у культуры пшеницы, и в 4‑5 раз – у горчицы белой. Установлена наибольшая обратная корреляционная связь содержания альтернариола в изученных сельскохозяйственных культурах с показателем температуры почвы верхнего слоя гумусового горизонта 0‑5 см, что дает основание для более детального изучения действия данного экологического фактора.
БОТАНИКА, БИОЛОГИЧЕСКИЕ РЕСУРСЫ
В статье приведены результаты комплексного исследования Люцерны серповидной (Medicago falcatа L.) – широко распространенного кормового растения природной флоры Сибири. Цель исследований: выяснить кормовую ценность вида, особенности его приспособленности к разнообразным ботанико-географическим зонам Сибири, а также устойчивость вида и способность к самовосстановлению при антропогенном воздействии. Для этого в 13 ценопопуляциях M. falcatа изучали онтогенетическую структуру, морфометрические показатели и семенную продуктивность у 15‑25 средневозрастных генеративных особей, а также химический состав образцов на питательность. Исследование кормовой ценности M. falcatа в широких эколого-географических пределах показало, что содержание протеина в воздушно-сухом веществе отличается по регионам: в Хакасии – в среднем 22,9%; в Республике Алтай – до 15,9%; в Новосибирской области – до 14,33%. В 1 кг сена из люцерны содержится от 0,47 до 0,67 корм. ед. Установлено, что большой жизненный цикл M. falcatа в разных ботанико-географических зонах в зависимости от уровня антропогенного воздействия может протекать в различных вариантах. В ненарушенных фитоценозах чаще встречаются стержнекорневые растения, а в фитоценозах, подверженных антропогенному воздействию, – в основном корневищно-стержнекорневые особи. Следовательно, антропические факторы влияют на численность, биомассу особей, характер семенного возобновления и онтогенетическую структуру ценопопуляций M. falcatа.
Вяз шершавый является одной из основных лесообразующих пород Кашарского лесничества Ростовской области. Целью исследований является изучение изменений основных таксационных показателей (высота, диаметр, объем, приросты и др.) по периодам возраста вяза шершавого. Изучение хода роста вяза шершавого в условиях сухой байрачной дубравы имеет научно-практическое значение, так как данная древесная порода используется для нужд народного хозяйства не только Ростовской области, но и других регионов РФ. Во время проведения исследований по изучению хода роста ствола вяза шершавого использовались общепринятые в лесной таксации методики. На заложенной пробной площади проведена перечислительная таксация и определены расчетные таксационные показатели (высота и диаметр) модельного дерева (возраст дерева 34 года). После рубки модельного дерева измерены его высота, протяженность кроны и бессучковой зоны ствола, размечены места взятия спилов на серединах 2-метровых секций, у основания ствола, на высоте 1,3 м и у основания вершинки. В ходе камеральной обработки составлены таблицы хода роста по диаметру, высоте, объему и приросту, а также представлены графики изменений основных таксационных показателей в абсолютных величинах. Анализ полученных данных показал, что вяз шершавый на протяжении 34 лет устойчиво увеличивался по основным таксационным показателям (высота, диаметр, объем), значения прироста варьируют. Достоверность и правильность полученных регрессионных уравнений хода роста вяза шершавого (по высоте, диаметру, объему) в условиях сухой байрачной дубравы подтверждается высоким значением коэффициента аппроксимации (R2 = 0.99).
ГЕНЕТИКА, БИОТЕХНОЛОГИЯ
Впервые изучены вопросы индукции морфогенеза из изолированных листовых эксплантов гейхеры гибридной сорта Джорджия Плам. Индукцию каллуса и адвентивных побегов из листовых эксплантов проводили на модифицированной среде МС с 30 г/л глюкозы в присутствии 6-бензиламинопурина в сочетании с одним из ауксинов ИУК, ИМК, НУК или 2,4-Д. Соотношение цитокинин: ауксин в среде составляло 10:1 или 20:1. Наилучшая регенерация гейхеры гибридной (до 92% регенерирующих листовых дисков) получена на средах, содержащих 6-бензиламинопурина в концентрации 4,0 мг/л в сочетании с НУК в концентрации 0,2 мг/л или 0,4 мг/л. В этом случае число адвентивных побегов на регенерирующий диск могло доходить до 7‑9 и более. Максимальная частота прямой регенерации наблюдалась на средах, содержащих ИМК. На средах, содержащих 2,4-Д, образовывался обильный каллус.
В статье представлен обзор современных генетических технологий для совершенствования продуктивных качеств и прогнозирования племенной ценности мясного скота. В частности, в маркере ассоциированной селекции наиболее перспективным является отбор по желательным генотипам в генах миостатина (MSTN), кальпаина (CAPN), кальпастатина (CAST), гормона роста (GH), лептина (LEP), тириоглобулина (TG), белка, связывающего жирные кислоты (FABP), С-рецептора ретиновой кислоты (RORC), диацил-глицерол-ацилтрансферазы (DGATI), стерол-Со десатуразы (SCD). Современным и значительно более прогрессивным подходом является метод одношагового геномного наилучшего линейного несмещенного прогноза (Single Step Genomic Best Linear Unbiased Predictions, SSG- BLUP), с помощью которого рассчитывается геномная оценка племенной ценности (Genomic Estimated Breeding Value, GEBV) с использованием данных генотипирования ДНК-чипом, фенотипа и родословной. Для поиска новых генов продуктивности мясного скота в настоящее время более информативным признан полногеномный анализ ассоциаций (genome-wide association study, GWAS), основанный на использовании генетических маркеров, распределенных по всему геному и находящихся в неравновесном сцеплении, по меньшей мере – с одним из количественных признаков. Выявлены новые гены, ассоциированные с живой массой в разные периоды онтогенеза, среднесуточным приростом живой массы, остаточным потреблением корма, весом туши и содержания в ней мякоти. Большинство идентифицированных генов контролирует процессы клеточного деления, липидного и углеводного обмена. Накопление данных по полногеномным ассоциативным исследованиям и экзомному секвенированию способствовало развитию новых методов генетического анализа – генной онтологии и генных сетей. Использование генных сетей привело к первому детальному пониманию генетической основы формирования сложных фенотипических признаков на основе сложного взаимодействия регуляторных сетей «главных» и «периферических» генов, контролирующих развитие определенного признака.
ФИЗИОЛОГИЯ РАСТЕНИЙ, МИКРОБИОЛОГИЯ
Наночастицы – уникальные по физическим и химическим характеристикам материалы размером менее 100 нм, которые находят широкое применение в различных отраслях промышленности, медицины и сельского хозяйства. В агропромышленном комплексе наноматериалы используются в качестве наноудобрений и нанопестицидов, что обусловливает необходимость детального изучения физиологических, биохимических и молекулярно-генетических реакций на взаимодействие с наноматериалами со стороны клеток живых организмов – растений, грибов и животных. В статье приводится информация о механизмах поглощения, перемещения и молекулярного взаимодействия наночастиц в растительных организмах, а также о механизмах антибактериальной и фунгицидной активности наноматериалов. Опубликованные ранее исследования физиологических особенностей поглощения наночастиц растениями свидетельствуют о двух возможных путях проникновения их в растительный организм: апопластический и симпластический. Непосредственно в растительной клетке наночастицы проявляют свойства активных форм кислорода (АФК), вызывают оксидативный стресс и запускают ферментативные и неферментативные системы защиты, что может вызывать как угнетение физиологических процессов, так и стимулирование роста, развития и увеличения урожайности. Эффект для растительного организма является видоспецифичным, а также зависит от типа наноматериала и его рабочей концентрации. Для выявления особенностей действия того или иного наноматериала на определенный вид растений необходимы детальные лабораторные и полевые исследования с соблюдением всех норм токсикологической безопасности для избежания загрязнения окружающей среды наноматериалами. На клетки микроорганизмов наночастицы действуют как факторы физического и химического разрушения: нарушают проницаемость клеточной стенки и мембран органелл, конфигурацию белков, вызывают повреждения ДНК, что является причиной физического разрушения клетки. Данные свойства наночастиц лежат в основе их антимикробной и фунгицидной активности. Кроме того, действие на клетки микроорганизмов не является видоспецифичным, о чем необходимо помнить, используя наноматериалы при возделывании сельскохозяйственных культур, жизнь и продуктивность которых во многом зависит от микроорганизмов-симбионтов.
С целью выяснения связи между уровнем азотного питания растений овса сорта Яков и содержанием аминокислот в соке листьев, а также возможности использования этого показателя для оценки содержания и состава белков, активности амилаз, каталаз и пероксидаз в созревшем зерне и активности указанных ферментов в прорастающих зерновках проводили полевой опыт на Полевой опытной станции РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева на дерново-подзолистой среднесуглинистой почве. В полевом опыте изучали варианты с разными уровнями азотного питания растений овса, прошедшем послеуборочное дозревание. До посева овса вносили удобрения: нитрат аммония, двойной суперфосфат, хлорид калия. В результате установлено, что при повышении уровня азотного питания растений в соке листьев овса в фазе формирования первого стеблевого узла понижалось содержание аминокислот, которое тесно коррелировало с дозами азота. Эти данные свидетельствуют о возможности использования указанного показателя для диагностики азотного питания растений овса. В ходе исследований также выявлена достоверная корреляция содержания аминокислот в соке листьев с концентрацией в созревшем зерне белков, растворимых в воде и растворах 10% KCl, 0,2% NaOH, а также активностью кислых (рН 5,5), нейтральных (рН 7) и щелочных (рН 8) изоферментов α-амилазы и кислых изоформ β-амилазы. Кроме того, было выявлено, что содержание аминокислот в соке листьев имело сильную корреляционную связь с активностью кислых α-амилаз, кислых и нейтральных β-амилаз в проросшем зерне. Полученные результаты показывают возможность прогнозирования уровня накопления в зерне овса белков, а также позволяют прогнозировать состав белков, активность изоферментов α- и β-амилазы, каталазы, пероксидазы по содержанию аминокислот в соке листьев в фазе формирования первого стеблевого узла. Также установлена достоверная корреляция по активности кислых и нейтральных изоферментов α-амилазы, каталазы и пероксидазы в созревшем и проросшем зерне овса.