№ 6 (2019)

Исследована отзывчивость пшеницы Triticum aestivum L. сортов Омская 35, Казахстанская 10 (яровая), Волжская качественная (озимая) на обработку семян клетками эндофитных штаммов бактерий B. subtilis 26Д и 11ВМ. В эксперименте в чашках Петри характер ответа растений на инокуляцию эндофитами зависел от штамма микроорганизма, концентрации клеток в препарате и сорта пшеницы. Наиболее сильный ростстимулирующий эффект оба штамма проявили при обработке семян с использованием суспензий бактерий в концентрации 106 кл./мл. Обработка семян клетками эндофитов в концентрации 109 кл./мл была практически не эффективна в стимуляции роста. Наиболее отзывчивыми на инокуляцию эндофитами оказались растения сорта Омская 35. Сорт был отзывчив в широком диапазоне концентраций клеток в бактериальном препарате. Наименьшая стимуляция роста проростков отмечена у сорта Волжская качественная. В отличие от экспериментов в чашках Петри растения этого сорта хорошо отзывались при выращивании в почве. Вместе с тем в этих условиях они были менее отзывчивы, чем при проращивании в чашках Петри. Разница между размерами побегов обработанных и контрольных проростков сорта Казахстанская 10 отсутствовала, выявлена только стимуляция роста корней. Сделан вывод о том, что существует выраженная сортовая отзывчивость пшеницы на действие эндофитных штаммов бактерий B. subtilis 26Д – основы биофунгицида Фитоспорин-М, что необходимо учитывать при использовании этого биопрепарата для возделывания пшеницы.

Впервые изучен характер наследования детерминантного типа роста стебля у формы с четырьмя продуктивными узлами (сорт Первенец с карликовым стеблем). Анализ гибридов первого поколения, полученных от скрещиваний индетерминантных форм с детерминантными образцами (ДТР-2 и ДТР-4), показал, что все растения имеют фенотип с обычным типом роста стебля и формированием бутонов в пазухе прилистников. При скрещивании ДТР между собой все растения соответствовали фенотипу ДТР-2. Во втором поколении у комбинации скрещивания (индетерминант х ДТР-2) расщепление отмечено в соотношении 3:1; у (индетерминант х ДТР-4) по фенотипу растения разделялись на четыре фенотипических класса, что указывает на наличие двух генов; у форм от скрещивания (ДТР-2 х ДТР-4) расхождение проявлялось по признаку раннего выброса бутонов и соответствовало 3:1. Показано, что наследование признака «число продуктивных узлов» у сорта Первенец обусловлено двумя генами, причем один из них не связан с детерминацией. Это подтверждается проведенным анализирующим скрещиванием и определением отклонения соответствия фактического расщепления теоретически ожидаемому с применением метода χ² (хи-квадрат). Согласно полученным данным, проведено скрещивание [ДТР-2 х (Воронежский зеленый х Ранний 28-11-ранний выброс бутонов)], в результате которого был получен новый сортообразец с ограниченным типом роста стебля, числом фертильных узлов – 4, пригодный для механизированной уборки.

Исследования направлены на совершенствование технологии вегетативного размножения хвойных древесных пород в условиях in vitro путем подбора оптимальных сред для стерилизации эксплантов вегетативных частей растений, использования регуляторов роста для получения каллуса и стимуляции корнеобразования пробирочных растений. В качестве объектов исследования были вегетативные части хвойных растений: почки и части годичных побегов. Растительные объекты простерилизованы и высажены на питательные среды различного состава согласно схеме опытов. Проведены лабораторные исследования, на основании которых отмечено успешное применение гипохлорита натрия по сравнению с другими реагентами при стерилизации эксплантов. По результатам опытов выявлена питательная среда Woody Plant Medium, способствующая наилучшей приживаемости эксплантов хвойных растений. Также определено влияние на приживаемость эксплантов и их жизнеспособность в культуре in vitro таких регуляторов роста, как 2,4-дихлорфеноксиуксусная кислота и 2,4-динитрофенол в составе питательных сред. Данная методика позволяет при дальнейшем культивировании и размножении хвойных растений получить посадочный материал, наиболее полно сохраняющий в потомстве хозяйственно ценные признаки и свойства материнского растения.

Проанализирован фенотипический состав северокавказской популяции возбудителя бурой ржавчины пшеницы (Puccinia triticina Erikks.) в различных агроклиматических зонах региона в 2016-2018 гг. Изучено 233 монопустульных изолята, из которых идентифицировано 212 фенотипов вирулентности. Во все годы исследований установлен высокий уровень разнообразия популяции (индекс Шеннона (Sh) составил 0,92-0,99). В 2016 г. доминировал фенотип PHRS, который был идентифицирован в южной предгорной, западной приазовской и восточной степной агроклиматических зонах. В популяции этого года преобладали фенотипы с высоким и средним числом аллелей вирулентности. В 2017 г. наиболее представлены фенотипы DCRL, LBLL (западная приазовская зона) и PCQB (северная зона). Авирулентный фенотип ВВВВ был общим для популяций 2016-2018 гг. В 2016 г. впервые обнаружен фенотип с вирулентностью к линии, несущей ген Lr9 (TLGS). В 2017 и 2018 гг. в популяциях гриба выявлены фенотипы, вирулентные к линии с геном Lr24 (PKTT, SFGQ, CFPQ, TKTS, MKTT, LKSR). Установлен высокий уровень различий популяций по фенотипическому составу между годами исследований (индекс Роджерса (R) составил 0,96 -0,99).

Изучено влияние окислительного стресса на активность и множественные формы рибонуклеазы (КФ 3.1.) и пероксидазы (КФ 1.11.1.7) проростков культурной сои, выращенных под воздействием тяжелых металлов. В связи с этим в проростках сои сорта Лидия определяли активность антиоксидантного фермента пероксидазы и содержание малонового диальдегида, характеризующего степень перекисного окисления липидов. Повышенный уровень малонового диальдегида под влиянием тяжелых металлов указывает на то, что токсичность этих поллютантов проявилась через стимуляцию образования активных форм кислорода, что привело к развитию окислительного стресса. Показано, что в условиях окислительного стресса, вызванного сульфатом кадмия, активность рибонуклеазы в проростках сои повышается. Биогенные элементы Cu и Zn снижали, а Cd значительно повышал ее за счет появления новых форм фермента, что свидетельствует о способности клеток проростков сои противостоять воздействию тяжелого металла кадмия – стрессору растений. В то же время усиление перекисного окисления липидов служит сигналом, который реализуется посредством изменений пероксидазной и рибонуклеазной активности, что обеспечивает защиту растительной клетки от стрессового воздействия.

В модельном опыте на дерново-подзолистой среднесуглинистой почве, обогащенной стабильным изотопом азота ¹⁵N, изучали использование растениями яровой пшеницы азота почвы при внесении аммиачной селитры, биомассы горчицы белой и инокуляции семян препаратом ассоциативным азотфиксатором Ризоагрином. Установлено, что потребление растениями азота происходит преимущественно из свежевнесенного азота удобрения. При внесении биомассы горчицы белой и инокуляции семян Ризоагрином яровая пшеница использует азот почвы, при комплексном применении этих компонентов и аммиачной селитры – азот почвы и удобрения. Накопление биомассы растений преимущественно возрастает от свежевнесенного азота удобрения как отдельно, так и при сочетании с сидератом и инокуляцией семян биопрепаратом и составляет 14-28% по отношению к контролю без удобрений. При внесении азотного удобрения, а также при сочетании его с сидератом и биопрепаратом до 1,5 раз повышается концентрация азота в растениях. Прослеживается четкая тенденция роста значения этого показателя при внесении биомассы горчицы и инокуляции семян Ризоагрином. В результате накопление в растениях общего азота увеличивается в 2 раза при внесении азотного удобрения, в 1,2 раза – при использовании биомассы горчицы белой и биопрепарата, что связано с наличием в питательной среде доступных растениям соединений азота. Накопление в растениях ¹⁵N характеризует потребление растениями азота почвы. При внесении азотного удобрения этот показатель меньше, а при использовании только биомассы горчицы и Ризоагрина он равноценен контролю без удобрений, что свидетельствует о большом потреблении минерализованного азота из почвы при применении двух последних компонентов, и что азотное удобрение не выступает фактором минерализации органического вещества почвы. Использование под яровую пшеницу биомассы горчицы белой и инокуляции семян Ризоагрином приводит к потреблению растениями почвенного азота в начальный период вегетации.

Жизнедеятельность сельского населения мира на 70% зависит от традиционных систем животноводства, основанных на местных породах. По этой причине очень важно сохранение локальных пород, обладающих устойчивостью к болезням и лучше адаптированных к меняющимся условиям окружающей среды. Изучено влияние факторов внешней среды на формирование генетической структуры 24 грубошерстных пород овец, разводимых в 9 странах Европы и Азии. Генетические исследования проводили по 20 микросателлитным локусам. Наиболее важными средовыми факторами, объясняющими генетическую изменчивость исследованных пород овец, оказались географическая широта и средняя годовая температура воздуха. Генетическая изменчивость грубошерстных пород овец была выше в низких широтах, что соотносится с данными, полученными на других видах животных. Таким образом, защита популяций, обитающих в низких широтах, может сохранить разнообразие внутри вида в значительно большей степени, чем охрана такого же количества популяций в высоких широтах. Этот факт важно учитывать в программах по сохранению биоразнообразия животных, поскольку породы, разводимые ближе к центрам одомашнивания, обладают более высокой генетической изменчивостью и могут служить источником генов, способствующим адаптации при глобальном изменении климата.

Цель исследований заключалась в сохранении и увеличении численности популяции зубров и изучении хозяйственно-полезных признаков, проявляемых ими в новых условиях обитания Cевера Европейской части России. Объектом исследования являлись чистокровные зубры Вологодского региона. Установлена высокая устойчивость зубров к гельминтозам, пластичность и адаптационная способность в новых условиях обитания, приобретение желательных фенотипических признаков. Живая масса быков вольной популяции составила 900 кг, высота в холке – 180 см, ширина копытного рога передней конечности – 100 мм, задней – 80 мм. Толщина кожи на лобной части головы достигала 13 мм, шейной части – 9 мм, загривке – 9 мм, на плюсне, предплюсне, запястье, пясти – до 7 мм, на брюхе и боках животного – до 6 мм. Следовательно, по толщине кожного покрова шкура зубра превосходит шкуру крупного рогатого скота на всех участках на 2-4 мм. Зубрам присуща богатая микрофауна рубца, чему способствует более широкий спектр питания по сравнению с домашним скотом. В условиях Вологодской области зубры потребляют более 100 видов растений. Древесно-веточный корм используется животными в течение всего года, в летние месяцы он занимает до 5% рациона, в зимний период – до 70%. Переваримость сухого вещества естественных рационов составляет 53–67,5%, уровень переваримости клетчатки достигает 69%. Концентрация белка в мясе зубра вдвое превышает величину аналогичного показателя в говядине средней жирности. В одном килограмме мяса зубров содержится 183,8-195,3 г аминокислот, из них 103,9-117,3 г незаменимых, поскольку в мышечной ткани меньшее количество коллагена и эластина. Использование генофонда зубра как представителя крупных копытных животных в будущем может оказать существенное влияние на улучшение существующих пород крупного рогатого скота. Вселение вида предполагает не только включение зубров в сообщество травоядных копытных данной местности, но и в биоценоз в целом. Территория обитания вольной популяции зубров в Вологодской области, богатой естественной кормовой базой, является целесообразной и перспективной для увеличения численности охраняемого вида. Климат и географическое положение региона, кормовая емкость территорий создают не только хорошие условия для существования, но и для проявления полезных биологических признаков, свойственных виду.

Приведены результаты изучения влияния альфа- и гамма- интерферонов и сочетания их с диметилдипиразолилселенидом на иммунный статус и функциональное состояние воспроизводительной системы коров, находящихся в условиях экологического неблагополучия. Установлено положительное влияние препаратов, особенно их сочетания, на эритропоэз и иммунный статус животных, проявившееся повышением содержания эритроцитов, гемоглобина, гематокрита, лейкоцитов, общих иммуноглобулинов, бактерицидной и лизоцимной активности сыворотки крови, поглотительной функцией фагацитов, относительного количества Т-лимфоцитов, снижением уровня циркулирующих иммунных комплексов. Повышение иммунного статуса у животных под влиянием иммунокорригирующих препаратов сопровождалось снижением патологии родов и послеродовых осложнений и благоприятно отразилось на функциональном состоянии воспроизводительной системы. У коров, обработанных интерферонами и сочетанием их с диметилдипиразолилселенидом, период от отела до плодотворного осеменения был меньше, как и индекс осеменения, а оплодотворяемость выше, чем у животных контрольной группы, которым препараты не применяли.

Высокомолекулярные водорастворимые наноразмерные полимеры (ВВП) имеют разное функциональное назначение и различные области применения. В животноводстве нами впервые был применен ВВП в кормлении жвачных животных с целью повышения их молочной и мясной продуктивности. При разработке инновационной кормовой добавки на основе наноразмерных анионных полимеров необходимо изучать их свойства, определяя присутствие этих полимеров в водных растворах. В настоящее время существует несколько основных методов определения концентрации ВВП в воде. Однако они имеют существенные недостатки, в том числе сложность выполнения, длительность процесса, применение агрессивных реагентов, использование дорогостоящего оборудования. Разработанный нами экспресс-метод количественного определения анионного ВВП является простым, точным и недорогим. Он основан на флокулирующих свойствах полимеров. Метод предусматривает приготовление основных и вспомогательных растворов пигмента охры золотистой и насыщенного раствора смеси солей хлорида натрия и калия, определение времени оседания пигмента охры золотистой в «холостом» опыте и в анализируемых растворах. Приведены формулы расчета скорости оседания охры и концентрации полимера. Метод может быть использован в диапазоне концентраций анионных полимеров 0,0001÷0,5 мг/мл. Экспресс-метод предназначен для специалистов химических лабораторий промышленных и сельскохозяйственных предприятий, научных и медицинских учреждений.

Успешный результат существующих способов кристаллизации глюкозы в большой степени зависит от условий проведения стадии нуклеации кристаллов. Исследования выполнены с целью совершенствования способов нуклеации при кристаллизации глюкозы. Согласно теории кристаллизации, скорость образования зародышей в высокой степени зависит от поверхностного натяжения растворов. Теоретический и практический интерес представляет и роль поверхностного натяжения в процессе кристаллизации глюкозы. В результате исследований установлено, что поверхностное натяжение глюкозных растворов возрастает с повышением концентрации сухих веществ и понижением температуры. При испытании алифатических спиртов в качестве поверхностно-активных веществ показано снижение поверхностного натяжения растворов в 2,5 раза. Ускоряющий эффект алифатических спиртов на нуклеацию кристаллов выразился в уменьшении индукционного периода с 210 до 120 мин соответственно в чистых растворах и в присутствии поверхностно-активных веществ. Испытания различных видов затравочных кристаллов выявили в качестве наиболее эффективных для кристаллизации ангидридной глюкозы в политермических условиях крупные (>200 мкм) и мелкие (<60 мкм) кристаллы гидратной глюкозы, смоченные спиртом. Разработан эффективный способ получения затравочных кристаллов со спиртом без слеживания их при хранении и комкования при вводе в густой глюкозный сироп. Предложенный способ позволяет значительно сэкономить расход глюкозы для затравки, улучшить условия кристаллизации и повысить качество глюкозы по микробной чистоте.

Авторами разработано несколько типов установок СВЧ для термообработки сырья, различающиеся по принципу действия и конструкции. Известно, что технологический процесс переработки продукции животноводства включает ряд операций, в результате выполнения которых получают готовые продукты и непищевые отходы, используемые для производства животных кормов. Поэтому для агропредприятий средней мощности актуальна разработка технологий и технических средств переработки непищевых отходов убоя животных, позволяющих получить белковый продукт. В связи с этим проведены исследования режимов работы установки СВЧ для термообработки отходов убоя животных, дано описание принципа действия СВЧ установки с комбинированным резонатором для термообработки непищевых отходов мясного сырья в непрерывном режиме. Комбинированный резонатор представлен как разновидность цилиндрического, но с полусферическим основанием, обеспечивающим подачу сырья в резонатор с обеспечением электромагнитной безопасности. Получены регрессионные модели, на основе которых оптимизированы режимы работы установки. Представлено описание технологии и установки для термообработки непищевого сырья животного происхождения воздействием энергии электромагнитного поля сверхвысокой частоты в непрерывном режиме. Рассмотрены особенности диэлектрического нагрева многокомпонентного сырья в процессе измельчения в резонаторной камере, а также аналоги сверхвысокочастотных установок.