Том 10, №1

Изучены механизмы ростостимулирующей активности прямого и косвенного действия 14 штаммов бактерий из родов Advenella, Bacillus, Pseudomonas. Все изученные штаммы проявляли фосфат-мобилизующую активность, шесть - обладали способностью продуцировать ауксины (283 - 790 нг/мл). У отдельных культур обнаружена также нитрогеназная активность, антагонизм к фитопатогенным грибам, продукция внеклеточных хитиназ и целлюлаз. В группе штаммов, проявляющих нитрогеназную и целлюлозолитическую активность, B. subtilis IB-54 обладал наиболее сильным антагонистическим действием, а A. kashmirensis IB-K1 - значительной фосфатмобилизующей способностью. Штаммы рода Bacillus и A. kashmirensis IB-K1 являлись умеренными галофилами (до 7% NaCl), тогда как представители псевдомонад были устойчивы к концентрации соли 4-5%. В условиях совместного культивирования бациллы подавляли развитие большинства бактерий других родов, но не проявляли антагонизма друг к другу. Только штамм P. extremaustralis IB-K13-1A был способен к совместному росту со всеми исследованными бактериями. Полученные результаты позволяют рассматривать штаммы A. kashmirensisIB-K1, P. extremaustralisIB-K13-1A, P. mandelii IBKi-14, B. atrophaeusIB-21, B. subtilisIB-22 и B. subtilisIB-54, проявляющие свойства PGPR-бактерий, в качестве перспективной основы новых полифункциональных биопрепаратов для растениеводства.

В статье приведен обзор различных методов ДНК-идентификации личности, начиная с работ A.Jeffreys и его коллег середины 1980-х гг., при этом упомянут ряд предшествующих публикаций по полиморфизму ДНК. Кратко охарактеризованы различные типы полиморфизмов ДНК человека. Применительно к ДНК-идентификации личности рассмотрены минисателлитные последовательности, получившие также другое название в виде вариабельного числа тандемных повторов (Variable Number of Tandem Repeats – VNTR); амплифицируемые минисателлитные вариантные повторы (Minisatellite Variant Repeat – MVR-PCR); аллели генов главного комплекса гистосовместимости HLA-DQA1 и локусы Polymarker, которые легли в основу первого коммерческого набора для ДНК-идентификации. Значительное внимание уделено коротким тандемным повторам (Short Tandem Repeats – STR) и их укороченным вариантам miniSTR. Большая часть данного обзора посвящена однонуклеотидному полиморфизму ДНК (Single-Nucleotide Polymorphism) или SNP, произносимому как «снип», включая микрогаплоблоки и композитные локусы/аллели из разных типов полиморфизмов с участием снипов. Не остался без внимания и инсерционно-делеционный полиморфизм, сокращенно обозначаемый как инделы, в том числе анализируемый вместе с STR-локусами. Описано использование для ДНК-идентификации личности такого массового типа повторов как Alu-элементы. Поскольку иногда немаловажное значение имеет определение пола образцов ДНК, для чего используется анализ гендерных локусов, то этому вопросу посвящена отдельная глава. Оказались незабытыми и иные способы генотипирования индивидов, включая локусы AB0, метилирование цитозинов, использование молекул РНК, микробиом человека, а также полногеномное секвенирование. При этом отдельное внимание уделено массивному параллельному секвенированию, как методу получения данных для ДНК-криминалистики. Обсуждаются вопросы избыточности данных по STR-полиморфизму, ставшие известными после того как для ДНК-идентификации личности стали применяться не только капиллярные, но и геномные секвенаторы. Кратко охарактеризованы некоторые существующие криминалистические базы ДНК-данных разных стран. Рассмотрены преимущества и недостатки основных подходов к ДНК-идентификации личности в виде VNTR-, STR- и SNP-полиморфизмов. Значительный интерес проявлен к оцифровке первичных данных, получаемых с помощью разных методов, используемых для ДНК-идентификации личности, что можно рассматривать как ДНК-цифровизацию. Сделана попытка прогноза будущего ДНК-идентификации личности, которое возможно, что будет переориентировано на другой тип полиморфизма в виде снипов, как основного источника сведений, обеспечивающих максимальный уровень ДНК-цифровизации. Список цитированной литературы составил около 400 наименований.

Ввиду высокой информативности молекул ДНК в мировой научной практике наблюдается стремительный рост числа методов молекулярно-генетического анализа культурных растений с использованием молекулярных маркеров, которые известны также под названием ДНК-маркеров. Эти же методы анализа молекул ДНК могут быть использованы для генетической паспортизации сортов сельскохозяйственных культур вместо малоинформативных методов анализа белковых маркеров. В данном обзоре обсуждается использование различных ДНК-маркеров для идентификации и оценки генетических ресурсов видов, подвидов, сортов и линий культурных растений. Представлены некоторые сведения по классификации маркеров и примеры их успешного использования в паспортизации, селекции и филогенетических исследованиях. Кратко описаны этапы их использования, а также преимущества и недостатки отдельных методов. Наиболее эффективными и недорогими методами выявления внутривидового полиморфизма могут считаться ISSR, SSR и SNP-анализы. Из них наибольшей информативностью обладает метод SNP-анализа, который вероятнее всего и будет находить все более широкое применение в генетическом анализе и селекции культурных растений. Отмечено, что разные виды маркеров подходят для изучения полиморфизма как внутри одного вида, так и в более высоких таксономических группах (род, семейство и т. д.). Для популяционных и эволюционных исследований также отмечена необходимость использования нескольких эволюционирующих независимо маркеров, например, ядерных, хлоропластных и митохондриальных.

Через час после введения экзогенного зеатина в питательный раствор растений пшеницы содержание цитокининов возрастало в 30 раз по сравнению с контролем, что в 5 раз превышало уровень накопления гормонов в растениях, инкубированных на растворе рибозида зеатина той же молярности. Различие в скорости накопления экзогенных гормонов было связано не со скоростью их поглощения или распада, а с особенностями распределения (преимущественным накоплением зеатина в клетках, и его рибозида – в апопласте [Коробова и др., 2013], где цитокинины более доступны к действию цитокининоксидаз). Ингибирование вторично активного трансмембранного переноса резко снижало содержание зеатина в клетках корней, но влияние данной обработки на распределение рибозида зеатина было менее заметным. Таким образом, выявлена меньшая зависимость от наличия градиента водорода процессов поглощения и удержания внутри клеток рибозида зеатина по сравнению с зеатином, что может быть важно для выполнения этой формой цитокининов транспортной функции.

В сообщении обсуждаются механизмы регуляции иммунных процессов в растениях с участием стимулирующих рост растений эндофитных штаммов бактерий. Обсуждаются механизмы влияния липопептидов, секретируемых бактериями-эндосимбионтами растений на защитные сигнальные пути растений. Развитие механизма прайминга в тканях растений под влиянием липопептидов бактерий в связке с их прямыми противомикробными свойствами позволяют использовать активные штаммы для создания современных биопрепаратов для защиты растений от вредных организмов и стимулирования продуктивных свойств.

Современные агропромышленные технологии, в частности производство винограда, требует для получения больших урожаев внесения значительного количества минеральных и органических удобрений, интенсивных обработок почвы междурядий виноградника. Такой антропогенный прессинг, оказываемый на ампелоценоз, приводит к деградации почвы, к нарушению ее водно-физических свойств, снижению почвенного плодородия. Для предотвращения негативных последствий и улучшения общего состояния ампелоценоза применяют элементы биологизации: повышение биоразнообразия агроэкосистемы путем внедрения эффективных штаммов микроорганизмов и задернения междурядий виноградника многолетними травами. Наши исследования показали, что внесение в ризосферу винограда Мускат белый повышало численность бактерий эколого-трофических групп, особенно значительно на фоне смеси трав. Установлена сильная корреляционная зависимость между содержанием нитратного азота и подвижного фосфора в ризосфере винограда и численностью бактерий, утилизирующих труднорастворимые соединения азота и фосфора почвы. Урожайность в большей мере зависела от содержания фосфатмобилизующих бактерий и подвижного фосфора в ризосфере винограда Мускат белый.

Альтернариоз – опасное заболевание сельскохозяйственных культур, вызываемое несовершенными микромицетами рода Alternaria. Оно распространено практически во всех регионах России, возделывающих сельскохозяйственные культуры. В том числе и в Астраханской области, где альтернариоз активно поражает картофель и томаты. При благоприятных погодных условиях заболевание активно распространяется и существенно снижает урожайность культур. В данной работе изучено влияние лабораторного образца биофунгицида на основе Bacillus atrophaeus на снижение заболеваемости культур альтернариозом в Астраханской области. В лабораторных исследованиях доказано наличие фунгицидной и миколитической активностей лабораторного образца к фитопатогенным микромицетам рода Alternаria: образец проявляет выраженную фунгицидную активность (зоны ингибирования 21–33 мм) и оказывает миколитическое действие на микромицеты рода Alternaria. В ходе полевых испытаний установлено влияние лабораторного образца на развитие альтернариоза картофеля летнего срока посадки сорта «Ильинский» и томата сорта «Подарочный»: развитие заболевания уменьшается, снижается количество зараженных растений, плодов и клубней. Сдерживание развития альтернариоза способствует увеличению урожайности и снижению содержания больных клубней и плодов в урожае. Использование биофунгицида снижает пестицидную нагрузку и способствует получению экологически чистой и безопасной продукции.

Приведены данные полевых мелкоделяночных опытов по созданию эффективных растительно-микробных ассоциаций в ризосфере саженцев декоративных растений Prunus pissardii Carr., Wisteria sinensis (Sims) Sweet и Campsis radicans (L.) Seem. при применении микробных препаратов (МП), созданных на базе азотфиксирующих, фосфатмобилизующих и биопротекторных бактерий, а также их комплекса. Показано положительное влияние применения МП на ризогенез, рост и выход посадочного материала указанных высокодекоративных деревьев и лиан в открытом грунте. Установлено улучшение агрохимических свойств почвы и минерального питания саженцев под действием МП, а также специфичность видов декоративных растений к ассоциации с интродуцированными бактериями. Наиболее эффективными для большинства культур были взаимодействия в ризосфере с биоагентами азотобактерина и комплекса микробных препаратов.

Среди трансгенных растений томата с генами, кодирующими хитинсвязывающие белки из Amaranthus caudatus L. (ас) и Amaranthus retroflexus L. (RS-intron-Shir), а также гевеиноподобные антимикробные пептиды из Stellaria media L. (SmAMP1 и SmAMP2), выделены линии, у которых формировались нормальные и партенокарпические плоды. Проведено сравнение структуры плодов у трансгенных растений. Установлены существенные различия между контрольными и трансгенными растениями с нормальным и аномальным фенотипом по количественному соотношению диплоидных и полиплоидных клеток в перикарпии плодов. Обсуждаются возможные причины формирования партенокарпических плодов у полученных трансгенных растений.

Проведено изучение применения различных схем стрессорного воздействия повышенной температурой для селективного отбора клеточных линий пшеницы на термоустойчивость. Установлено, что наличие эндофитной бактериальной инфекции кардинально изменяет также морфогенетические процессы in vitro. Эндофитный патоген идентифицирован как один из штаммов Pseudomonas syringae. Фактором, стимулирующим проявление бактериальной инфицированности, явился температурный стресс.

В условиях полевого опыта проведена оценка эффективности использования биопрепаратов на основе ростостимулирующих бактерий Paenibacillus ehimensis IB 739 (ВКМ B-2680D), Pseudomonas koreensis ИБ-4 (ВКМ В-2830D), Pseudomonas chlororaphis ИБ-51 для предпосевной обработки растений гороха (Pisum sativum L.) сорта Чишминский 229. Установлено, что предпосевная бактеризация гороха жидкими культурами штаммов Paenibacillus ehimensis IB 739 и Pseudomonas koreensis ИБ-4 положительно влияла на рост растений и клубенькообразование. Все биопрепараты способствовали снижению распространения корневых гнилей (биологическая эффективность 39,9-47,9 %), у биопрепарата на основе штамма Pseudomonas koreensis ИБ-4 отмечена незначительная эффективность против мучнистой росы. Кроме того, установлено, что в варианте с обработкой жидкой культурой штамма Pseudomonas koreensis ИБ-4 содержание азота в зеленой массе растений в фазу цветения превышало контрольное значение в 1,5 раза. При этом во всех вариантах опыта, где использовались биологические препараты, отмечено накопление азота преимущественно в надземных вегетативных органах, тогда как в контроле содержание азота в корнях и зеленой массе было приблизительно на одном уровне.

Проведен сравнительный метагеномный анализ микробного сообщества щелочных биотопов антропогенного происхождения. Объектами исследования являются отложения шламохранилища ОАО "Сода" (рН от 11 до 12,6) и грунты осушенного содового озера (рН 7,5-8,6), на котором началось частичное восстановление растительного покрова. Во всех изученных образцах антропогенного происхождения преобладали представители Gammaproteobacteria и Firmicutes. В то же время были выявлены большие отличия в филогенетическом составе домена Бактерии. На территории шламохранилища преобладали представители родов Staphylococcus и Acinetobacter, а в грунте старого осушенного содового озера на глубине 10 см доминировал род Cellulomonas (Cellulomonas uda).

Изучен состав и интенсивность экссудации основных сахаров у различных генотипов пшеницы и ячменя сорта Белогорский на раннем этапе (5 суток) развития растений. Наименьшая суммарная экссудация сахаров отмечена у сортов пшеницы Веда, Безостая 1 и Лилек, наибольшая – у сорта Лебедь и ячменя. В результате проведенных вегетационных экспериментов была выявлена связь между устойчивостью растений к корневой гнили, вызываемой Fusarium culmorum, и интенсивностью экссудации сахаров. Наиболее значительное увеличение плотности гриба было отмечено в ризосфере пшеницы сорта Лебедь и у ячменя сорта Белогорский, выделяющих повышенное количество сахаров (в основном глюкозы), что приводило в дальнейшем к значительно более интенсивному развитию симптомов корневой гнили.

Одним из наиболее известных ароматических растений является роза эфиромасличная, продукты переработки которой широко используются в парфюмерно-косметической и пищевой промышленности, а также в медицине. Целью работы было изучение влияния сорта, состава питательной среды и длительности культивирования на укоренение в процессе клонального микроразмножения розы эфиромасличной. В исследовании использовали сорта Радуга, Лань, Лада, Мичуринка, Фестивальная, полученные при участии видов Rosa damascena Mill., R. gallica L., R. alba L. Укоренение побегов, сформировавшихся после микрочеренкования на 2-м этапе микроразмножения в культуре меристем, проводили в условиях in vitro на модификациях питательной среды МС с добавлением ауксинов (НУК, ИУК, ИМК). Установлено, что высокая частота ризогенеза и максимальное количество корней были на среде ½МС с 0,5 мг/л НУК. Наибольшая частота укоренения (100,0%) и число корней (7,3-7,7 шт./побег) отмечены у сортов Радуга и Фестивальная. У сорта Лада выявлена наименьшая частота ризогенеза (85,7%), а у ‘Лани’ – минимальное число корней (4,9 шт./побег). Показано, что у сорта Радуга при использовании микрочеренков, полученных во 2, 6, 9-м пассажах, не было достоверных различий по частоте укоренения и числу корней на эксплант. В то же время у ‘Мичуринки’ по мере увеличения количества пассажей наблюдали повышение частоты ризогенеза и числа корней.

Корни подсолнечника Heliantus annuus L. применяются при лечении моче- и желчнокаменной болезней. Заготовка корней подсолнечника для медицинских целей сопряжена с рядом проблем, из которых наиболее актуальны невозможность круглогодичного выращивания в условиях России, отсутствие приспособлений и машин для сбора корней и загрязнение корней пестицидами. В связи с этим представляет большой интерес получение культур изолированных генетически трансформированных (бородатых) корней подсолнечника, способных расти на безгормональных питательных средах. Целью нашей работы было создание бородатых корней подсолнечника при помощи штаммов А4 и 15834 Agrobacterium rhizogenes и оценка параметров их роста при выращивании на твердых средах. В результате исследования была выявлена более высокая эффективность штамма А4 A. rhizogenes, чем штамма 15834 при агробактериальной трансформации семядольных эксплантов подсолнечника.

В экспериментальных условиях эмбриокультуры in vitro выявлено, что у яровой мягкой пшеницы ряда сортов критической стадии автономности зиготического эмбриогенеза соответствует сформированный зародыш. Подтверждено предположение авторов о том, что оценку автономности зародыша следует давать не только по признаку формирования проростка на безгормональной среде in vitro, но и по формированию из такого проростка полноценного фертильного растения в условиях ex vitro.