Том 9, №4

Содержание

Проведено сравнительное изучение ветвления корней у дефицитного по абсцизовой кислоте (АБК) мутанта ячменя AZ34 и его исходного сорта Steptoe
а также влияния на этот процесс экзогенной АБК. АБК подавляла превращение примордиев в развитые боковые корни
что проявлялось как в более высоком соотношении количества боковых корней к количеству примордиев у дефицитного по АБК мутанта
так и в снижении количества боковых корней под влиянием экзогенной АБК у растений обоих генотипов. Действие данного гормона на формирование примордиев было неоднозначным. С одной стороны
у дефицитного по АБК мутанта было меньше примордиев
что предположительно указывает на участие АБК в защите меристемы корня от воздействия низких температур при стратификации. С другой стороны
экзогенная АБК подавляла формирование примордиев
что быстрее проявлялось и было сильнее выражено у растений Steptoe по сравнению с растениями AZ34. Обсуждается возможная зависимость действия АБК на закладку боковых корней от концентрации этого гормона и условий выращивания.
Универсальность путей морфогенеза in vivo
in situ и in vitro позволяет выбрать модель для изучения закономерностей и особенностей морфогенетических процессов у растений
в том числе при эмбриональном и раннем постэмбриональном развитии. Перспективные модельные системы в этой области исследования – каллусные культуры in vitro. В данной статье представлен краткий обзор литературных и собственных данных
полученных при исследовании фитогормональных (главным образом ауксиновых) особенностей индукции каллусогенеза и путей морфогенеза in vitro в каллусах культурных злаков. Показана зависимость между ауксиновым статусом эксплантов и их способностью как к формированию каллусов
так и к морфогенезу каллусов in vitro. Методологический подход
состоящий в выявлении и использовании оптимального баланса эндогенных (в составе экспланта) и экзогенных (в составе питательной среды) ауксинов
позволяет приблизиться к  процессу управления путями морфогенеза in vitro в модельных каллусных системах.
Изучали влияние состава индукционной питательной среды на эффективность каллусогенеза и последующую способность полученных каллусов к регенерации у ячменя сорта Steptoe и его АБК-дефицитного мутанта AZ34. Отмечено значительное влияние ряда веществ на ростовые показатели каллусов и их способность к регенерации. Установлено
что для ячменя сорта Steptoe наиболее эффективно введение в базовую среду Мурасиге-Скуга 0.2 мг/л 24-эпибрассинолида в качестве регулятора роста
стимулирующего синтез эндогенных цитокининов
и повышение содержания сульфата меди до 12.5 мг/л. Для AZ34 требуется дополнительное введение в состав питательной среды АБК в концентрации 0.5 мг/л. Обсуждается возможность использования каллусов гормональных мутантов в качестве моделей для изучения взаимодействия гормонов в ходе развития растений.
Фитопатогенность Agrobacterium rhizogenes обусловлена наличием Ri плазмиды
индуцирующей образование так называемых «hairy roots»
известных в русскоязычной литературе как бородатые
косматые
или генетически трансформированные pRi корни. Ключевая роль в формировании таких корней принадлежит генам rol
расположенным в Т-ДНК Ri плазмиды. В процессе взаимодействия бактерий с растениями происходит передача и устойчивое встраивание генов rolA
B
C и D в растительный геном. Белковые продукты rol-генов являются регуляторами активности фитогормонов
и их экспрессия в растениях проявляется изменением многих физиологических и морфологических признаков. Так
rolB стимулирует образование ауксинсвязывающих белков
индуцирует образование корней
формирование случайных почек и увеличение размеров цветков. К тому же
трансгенные по rolB-генам растения характеризуются устойчивостью к солевому стрессу
низким и высоким температурам
чрезмерному свету и активным формам кислорода. Продукты генов rol могут не только влиять на ростовые процессы
но и повышать защитные функции растений
а также способствовать синтезу ценных первичных и вторичных метаболитов в культурах hairy roots. Поэтому технологии культивирования косматых корней являются перспективными для использования в фармацевтической
пищевой и парфюмерной промышленности. Несмотря на большой объем исследований rol-генов
их функции остаются не до конца изученными. В данной обзорной статье осуществлена попытка обобщить результаты исследований особенностей фенотипического проявления rol-генов в растениях и культурах hairy roots.
Культура hairy roots или косматых корней является одним из наиболее востребованных биотехнологических объектов для получения ценных вторичных метаболитов растений. Главными недостатками существующих методик получения hairy roots является достаточно трудоемкий и долгий процесс избавления от агробактерий и большая зависимость эффективности трансформации от штамма Agrobacterium rhizogenes и вида инфицируемого растения. Еще одним значительным недостатком этих методов является то что они в основном подходят для трансформации двудольных растений тогда как у однодольных и голосеменных растений такими способами получить косматые корни весьма затруднительно. Для преодоления существующих трудностей нами был предложен прямой метод биобаллистической трансформации каллусов растений rol-генами. В представленной работе для генетической трансформации были использованы каллусы мягкой пшеницы Triticum aestivum. В результате бомбардировки было получено 3 различных морфотипа адвентивных корней пшеницы: морфотип 1 - короткие неветвящиеся корни морфотип 2 - длинные ветвящиеся корни; морфотип 3 - корни с многочисленными очагами каллусообразования. ПЦР-анализ адвентивных корней морфотипа 2 которые по фенотипическим признакам напоминали истинные косматые корни на присутствие rol-генов оказался отрицательным. Несмотря на отсутствие в их геномах rol-генов адвентивные корни пшеницы характеризовались способностью к длительному росту в изолированных культурах. При дальнейшем культивировании у некоторых линий адвентивных корней пшеницы характеризующихся неограниченным ростом наблюдали спонтанное позеленение что возможно способствовало долгому росту этих корней на безгормональной среде. Изолированно растущие культуры зеленых адвентивных корней однодольных могут стать альтернативой истинным hairy roots которые довольно трудно получить у представителей этого класса растений.
В данном обзоре рассматриваются компоненты клеток бактерий
участвующие на ранних этапах формирования растительно-микробных взаимодействий. Для успешного прикрепления бактериальных клеток необходим синтез бактериальных поверхностных полисахаридов (экзополисахаридов (ЭПС)
липополисахаридов (ЛПС)
капсулярных полисахаридов (КПС
К-антигены))
лектинов растений и бактериальных адгезинов
в том числе и белка RapA1. Адгезин RapA1 имеет сходство с рикадгезином
так как он также может связывать Са2+ и участвовать в адсорбции бактерий к поверхности корневых волосков растений
но отличается некоторыми биохимическими свойствами и имеет размер 24 кДа вместо 14 кДа. Кроме того
RapA1 является производным только небольшой группы ризобий. Все эти компоненты являются молекулами-посредниками в растительно-микробных взаимодействиях и критичны для формирования эффективных симбиозов.
Нами была поставлена цель – исследовать возможность использования бактериального адгезина RapA1 R. leguminosarum в качестве инструмента для создания искусственных ассоциаций культурных растений с PGPR микроорганизмами. Для ее выполнения были получены рекомбинантные штаммы ризобий R. leguminosarum с повышенной продукцией белка RарA1
а также штаммы R. galegae и E. coli
в которых данный белок синтезируется de novo. Исследования показали усиление способности модифицированных штаммов к аутоагглютинации
что свидетельствует о повышении адгезивных свойств.
Бактериальный адгезин RapA1 R. leguminosarum можно использовать в качестве инструмента для улучшения эффективности формирования существующих эндосимбиозов
а также для создания ассоциативных симбиотических систем de novo. При этом спектр штаммов не ограничивается ризобиями
так как данный адгезин не обладает строгой специфичностью по отношению к данным микросимбионтам. Кроме свойств адгезина белок RapA1 имеет также агглютинирующую способность
что является необходимым в процессах формирования биопленок на поверхности корней растений
что также повышает конкурентоспособность интродуцированных штаммов ризобий в условиях агроценоза.
Биологическая фиксация азота
связанная с ферментативным переводом атмосферного газообразного азота в минеральный азот в виде аммиака
является важным процессом поддержания плодородия почвы и жизни на Земле. Комплекс nif-генов (от англ. nitrogen fixation)
которые кодируют синтез и регуляцию фермента нитрогеназы
имеется лишь у прокариотических организмов. Азотфиксирующие микроорганизмы имеют широкий ареал обитания
от свободноживущих форм в почве и до симбиотических в клубеньках на корнях бобовых растений. Поэтому
у данных микроорганизмов образовались сложные регуляторные сети
которые управляются многочисленными экологическими сигналами. В данной работе были рассмотрены некоторые механизмы регуляции процесса бактериальной азотфиксации.
Азот является абсолютно необходимым элементом для всех живых организмов. Однако представители растительного и животного мира не способны черпать азот непосредственно из атмосферы воздуха. Такой способностью обладают микроорганизмы (азотфиксаторы)
а процесс связывания азота атмосферы этими организмами и перевод его в доступную для усвоения растениями форму называют биологической азотфиксацией. Наибольший вклад в биологическую фиксацию азота вносят симбиозы азотфиксирующих бактерий (ризобий) и бобовых растений. Одним из приемов современного земледелия является применение препаратов для растениеводства на основе полезных микроорганизмов. Долгое время сельское хозяйство решало эту проблему с помощью использования минеральных азотных удобрений
что позволило резко повысить продуктивность основных сельскохозяйственных культур. Но их интенсивное использование привело к необходимости экологизации с/х производства
что побудило страны мира к переходу к экологичному с/х (органическое земледелие)
под которым следует понимать производство продукции с помощью максимального использования биологических факторов повышения плодородия
не оказывающих отрицательного воздействия на природу. Одним из приемов современного земледелия является применение препаратов для растениеводства на основе полезных микроорганизмов. Применение биопрепаратов повышает продуктивность растений
улучшает их качество за счет повышения содержания белка
крахмала
витаминов и других соединений
позволяет получить более раннюю продукцию
улучшает ее сохранность. Кроме того
их использование позволяет снизить норму минеральных азотных удобрений
что положительно сказывается на уровне нитратов и нитритов в продукции.
Гены rol Agrobacterium rhizogenes играют ключевую роль в формировании hairy roots (косматых корней)
и их встраивание в растительный геном нарушает нормальное развитие растения вследствие гормональных изменений
что в свою очередь приводит к различным фенотипическим отклонениям от нормы. Изолированные от побега культуры hairy roots имеют специфические особенности
такие как высокая скорость и неограниченность роста на питательной среде без фитогормонов
способность активно формировать боковые корни из-за отсутствия апикального доминирования и потери геотропной ориентации. Существует большое количество исследований
в которых показано
что содержание вторичных метаболитов в культуре hairy roots может намного превышать их концентрацию в растениях дикого типа
что связывают со стимулирующим влиянием продуктов rol-генов. В качестве перспективных продуцентов биоактивных молекул
таких как вторичные метаболиты и рекомбинантные белки кроме hairy roots рассматриваются также трансгенные растения. Благодаря высокой регенерационной способности из культуры hairy roots можно получать целые трансгенные растения
без потери приобретенных rol-генов. Такие растения могут потенциально обладать хозяйственно ценными признаками
также они могут быть использованы в качестве продуцентов первичных и вторичных метаболитов. Целью нашей работы была оптимизация основных этапов биотехнологического получения растений-регенерантов табака Nicotiana tabacum L из культуры hairy roots. В ходе работы нами были получены косматые корни табака путем инокуляции листовых эксплантов штаммом А4 A. rhizogenes. Каллусообразование в культурах hairy roots индуцировали на среде МС с добавлением нафтилуксусной кислоты и кинетина. Для регенерации побегов образующийся каллус пересаживали на среду МС с 6-бензиламинопурином и индолил-3-уксусной кислотой. Укоренение регенерировавших побегов проводили на безгормональной среде МС. В ходе работы было акклиматизировано к условиям почвы 15 трансгенных по rol-генам растений табака
которые планируется использовать для изучения влияния продуктов этих онкогенов на рост и стрессоустойчивость
а также на содержание вторичных метаболитов по сравнению с растениями дикого типа.
Урожайность сельскохозяйственных культур зависит от многих факторов
но одним из важнейших является доступность соединений азота. Перенос азотфиксирующего бобово-ризобиального симбиоза на небобовые растения всегда был приоритетной областью исследований для многих ученых
работающих в области биотехнологии растений. Однако простой перенос генов
участвующих в процессе фиксации азота
к сожалению
ни разу не привел к успешному созданию азотфиксирующей симбиотической системы.
В данном обзоре кратко описываются достижения
сделанные учеными всего мира в области создания искусственных симбиозов между растениями и клубеньковыми бактериями. Особое внимание уделяется лектинам бобовых растений
которые являются гемагглютинирующими белками
функционирующими преимущественно на ранних этапах формирования бобово-ризобиального симбиоза. Трансформация генами лектинов небобовых растений приводит к повышенной колонизации трансгенных растений ризобиями
узнающими данный лектин на поверхности корней. Если для колонизации использовать ризобии с фунгистатической и ростостимулирующей активностями
то это приведет к тому
что созданные de novo симбиотические системы окажутся более устойчивы к грибным фитопатогенам и растения будут отличаться большими ростовыми показателями
благодаря ростостимулирующей активности бактерий.
Немаловажным является обзор работ
посвященных повышению конкурентоспособности ризобий в симбиотических системах путем трансформации различными генами. Особый интерес представляет увеличение копий генов pssA и rosR
участвующих в синтезе экзополисахаридов
так как они являются одними из генов
критичных для образования биопленок ризобиями
что является немаловажной частью конкурентной борьбы и помогает ризобиям выживать в неблагоприятных условиях. Другая перспективная с точки зрения получения новых симбиотических систем группа генов - это гены белков адгезинов Rap
участвующих в прикреплении ризобий к корневым волоскам растений. Также в данной статье небольшое внимание уделено трансформации с целью повышения конкурентоспособности в рамках симбиотических систем других ростостимулирующих грамотрицательных бактерий
в частности Pseudomonas putida и P. fluorescens.
Apis cerana и Apis mellifera
родственные виды пчел
которые дивергировали около 6 - 9 миллионов лет назад и были географически изолированы более миллиона лет. В последние несколько сотен лет назад эти виды снова встретились в Азии в результате антропогенной деятельности. Оба вида являются важными опылителями и играют ключевую роль в жизни человека. Для успешного развития пчелам важно быстро формировать и сохранять разные условные рефлексы. Рабочие пчелы должны помнить путь как к цветущим растениям
так и обратно к ульям. Кроме того
рабочие пчелы должны запоминать запахи многих присутствующих цветов для хорошего ориентирования в пространстве и быстрого сбора нектара и пыльцы. Чтобы понять различия в особенностях запоминания и эффективности памяти у двух видов пчел
мы исследовали различия в формировании обонятельных навыков A. mellifera и A. cerana на основе рефлекса удлинения хоботка на определенные запахи. Нами показано
что особенности запоминания и эффективность памяти различны у двух видов пчел. Мы показали
что виды пчел A. cerana и A. mellifera
несмотря на большое сходство
обладают разными способностями формирования условного рефлекса удлинения хоботка при воздействии условного запаха на обонятельные рецепторы антенн. Обучение A. cerana происходит медленнее A. mellifera
но кратковременная память через 1 час у A. cerana выражена лучше
чем у A. mellifera. Однако долговременная память через 24 часа гораздо лучше выражена у A. mellifera по сравнению с A. cerana. Полученные данные позволяют расширить знания о способностях к обучению и памяти у разных видов пчел и могут стать важной основой для разработки новых подходов по разведению пчел и опылению сельскохозяйственных культур.
Хлопчатник (Gossypium L.) является одной из важнейших технических культур
имеющих стратегическое значение для всех стран мира
однако из-за суровых климатических условий в России он может возделываться только в самых южных регионах. В связи с этим
является актуальным выведение новых сортов этой культуры
способных давать урожай и в других климатических зонах нашей страны. Для увеличения скорости селекции и повышения генетического разнообразия хлопчатника могут быть использованы методы радиационного и химического мутагенеза. Одним из довольно широко используемых в селекции растений мутагенов является азид натрия
который сам или его метаболиты вызывают точечные мутации в геноме
не вызывающие сдвига рамки считывания генов. Нами была проведена экспериментальная работа по обработке семян хлопчатника раствором азида натрия в фосфатном буфере (pH 3). Данный мутаген в концентрации 1-5 мМ оказывал негативный эффект на всхожесть семян и на рост растений в начальный период развития. В то же время азид натрия в концентрации 10 мМ мало влиял на всхожесть семян и оказывал положительное действие на рост растений в начальный период развития. У части мутантных растений были выявлены аномалии развития листьев. Методами RAPD- и ISSR-анализа не удалось выявить генетический полиморфизм между растениями дикого типа и мутантными формами. Полученные данные свидетельствуют о целесообразности повышения концентрации азида натрия для обработки семян хлопчатника.
Вирус мешотчатого расплода пчел широко распространен на пасеках России и других стран мира. Другие вирусы пчел которые переносит клещ варроа также размножаются в клетках тканей пчелы и разрушают их. Поражение семей пчел клещом варроа и вирусом мешотчатого расплода - основная причина массовой гибели семей пчел на пасеках России. Зимующие семьи пчел пораженные варроозом и мешотчатым расплодом не способны прожить в течение 6 - 8 месяцев; взрослые пчелы погибают в начале зимовки семья слабеет клуб пчел поднимается за теплом вверх размещаясь на брусках рамок или собирается плотно в клуб на пустых ячейках соторамок отрываясь от кормов и погибает от голодания.
В настоящей работе мы описали новый метод геномики
который включает фильтрацию данных и окончательную подготовку вирусных консенсусных последовательностей для анализа. Поэтому результаты могут использоваться и для расчета праймеров с целью обнаружения вирусов. Этот метод позволяет проводить одновременный и одномоментный анализ множества последовательностей для получения информации об изменчивости в каждом сайте на уровне целого генома или при работе с наиболее полном консенсусом - на уровне популяции вирусов. Мы приводим два примера для диагностики РНК-вирусов
заражающих пчел
и вируса крупного рогатого скота
которые мы успешно протестировали на биологических образцах
собранных в России.

Обратный звонок
Представьтесь, мы вам перезвоним.
Ваша заявка успешно отправлена!
Необходимо принять условия соглашения
Вы заполнили не все обязательные поля
Произошла ошибка, попробуйте ещё раз