Пырей средний (Th. intermedium) традиционно применялся в селекции пшеницы для получения пшенично-пырейных гибридов и сортов с интрогрессиями новых генов хозяйственно ценных признаков. Однако в 1980-х гг. в США из множества многолетних видов растений пырей был выбран для доместикации с целью создания сортов двойного направления использования – на зерно (альтернатива многолетней пшенице) и сено. В результате были выведены сорта пырея Kеrnza (The Land Institute, Канзас) и MN-Clearwater (Миннесотский университет, Миннесота). В Омском ГАУ из популяции Th. intermedium, полученной из The Land Institute, массовым отбором наиболее зимостойких биотипов с последующим их объединением создан сорт Сова. Средняя урожайность зерна сорта Сова составляет 9.2 ц/га, зеленой массы – 210.0 ц/га, сена – 71.0 ц/га. Пырей средний – культура с большим производственным потенциалом, полезными экологическими свойствами и ценным зерном для функционального питания. Во многих публикациях показаны преимущества возделывания сорта Kеrnza по сравнению с однолетними культурами: сокращение стока нитратов в грунтовые воды, увеличение секвестрации почвенного углерода, снижение энергетических и экономических затрат. Однако в России селекционные программы, направленные на доместикацию многолетних культур, весьма ограниченны. В настоящем обзоре рассматриваются основные задачи, стоящие перед селекцией и направленные на повышение урожайности зерна и эффективности возделывания пырея среднего в качестве многолетней зерновой и кормовой культуры. Для их решения используются как традиционные, так и современные биотехнологические и молекулярно-цитогенетические подходы. Важнейшей задачей считается передача целевых генов Th. intermedium в современные сорта пшеницы и сокращение дозы хроматина, несущего гены нежелательных признаков дикорастущего сородича. Получена первая консенсусная генетическая карта пырея среднего, содержащая 10 029 маркеров и представляющая интерес для поиска ценных генов и их интродукции в геном пшеницы. Представлены результаты исследований по оценке питательных и технологических свойств зерна пырея и полученных из него продуктов питания в сравнении с пшеницей.

Устойчивое развитие сельского хозяйства зависит от обеспечения рынка качественными семенами. Инокуляция растений рост-стимулирующими ризобактериями в культуре in vitro может быть использована для повышения эффективности роста и продуктивности микрорастений при получении оздоровленного посадочного материала картофеля. Изучено влияние инокуляции in vitro штаммами Azospirillum baldaniorum Sp245 и Ochrobactrum cytisi IPA7.2 по отдельности и в консорциуме на микрорастения сортов Невский и Кондор. Оценены морфологические параметры роста растений в культуре in vitro, в условиях адаптации ex vitro, а также показатели роста и продуктивности растений в грунтовой теплице. На протяжении всего опыта была установлена зависимость эффективности бактеризации от генотипа картофеля, этапа культивирования и состава инокулята. Методом иммунофлуоресцентного анализа показано, что оба штамма бактерий успешно вступают во взаимодействие с клетками растений без антагонистического взаимного влияния. В культуре in vitro A. baldаniorum Sр245 и консорциум штаммов стимулировали образование корней на микрорастениях обоих сортов и рост побегов сорта Невский. На этапе культивирования ex vitro на все ростовые показатели микрорастений сорта Невский положительно влияла инокуляция O. cytisi IPA7.2 и консорциум штаммов. При выращивании в теплице в большинстве вариантов инокуляции стимулировался рост побегов обоих сортов. Приживаемость растений сорта Невский в теплице повысилась под действием одновременной коинокуляции в 1.7 раза. Инокуляция микрорастений консорциумом штаммов A. baldаniorum Sр245 и O. cytisi IPA7.2 увеличивала количество мини-клубней у сорта Невский в 1.5 раза, а у сорта Кондор – в 3.5 раза. Инокуляция изученными штаммами может быть использована для стимулирования роста микрорастений и повышения урожайности мини-клубней в системе семеноводства картофеля при получении оздоровленного посадочного материала.

Темп современной жизни, уровень шума, плотность населения, особенно в больших городах, нарушение ритма сна и отдыха, количество получаемой и обрабатываемой разнонаправленной информации и другие факторы современной жизни в мегаполисах могут приводить к хроническому психоэмоциональному стрессу. Все чаще в публикациях последних лет появляется понятие «синдром мегаполиса», объединяющее нарушения сна, проявления тревожности и изменение репродуктивной функции. Медицинские процедуры также считаются стрессовыми факторами; более того, само состояние бесплодия, как и его лечение, нередко является затяжным, длится годами, что в свою очередь способствует субадаптивным и неадаптивным реакциям организма, усугубляющим проблему. Пребывание в состоянии дистресса может отражаться на состоянии здоровья в целом и на реализации репродуктивной функции в частности. В обзоре обсуждаются литературные сведения, касающиеся влияния стресса матери на фолликулогенез, в том числе на фоне применения вспомогательных репродуктивных технологий (ВРТ). Сопоставлены клинические данные и результаты экспериментальных исследований на лабораторных животных о влиянии психоэмоционального стресса до и во время беременности на созревание ооцитов и развитие эмбрионов. Особое внимание уделено влиянию психоэмоционального стресса на репродуктивную функцию на фоне применения ВРТ, когда введение экзогенных гормонов компенсирует вызванное стрессом нарушение функции гипоталамо-гипофизарно-гонадной оси. При применении ВРТ стресс-индуцированное нарушение оогенеза реализуется не через путь снижения выработки гормонов гипоталамуса и гипофиза, а через другие механизмы, в частности паракринные, которые описаны в этом обзоре. В результате проведенного анализа литературы можно сделать заключение о том, что стресс негативно влияет на развитие ооцитов яичника, а также последующее развитие полученных из них эмбрионов, выявлена роль некоторых паракринных факторов яичника, таких как BDNF, GDF-9, HB-EGF, TNF-α и др., которые задействованы в этих процессах.

Почвенные микробные сообщества играют ключевую роль в эволюции ризосферы. Планомерное изучение этих микробных ресурсов представляет собой перспективную стратегию, с помощью которой можно будет обеспечить здоровье и устойчивость всех почвенных экосистем. Под воздействием окружающей среды микробные сообщества могут менять численность своих популяций и видовой состав. Современная микробная экология нацелена, помимо описательного уровня, на определение связей этих структур с функционированием экосистем, в частности для понимания роли окружающей среды в жизнедеятельности микробных сообществ в экосистемах. Настоящий обзор посвящен основным взаимодействиям между местной почвенной микрофлорой и главными составляющими ризосферы. Важно понять, с одной стороны, , как микробное биоразнообразие может улучшить рост растений и поддержать гомеостаз ризосферной экосистемы, а с другой – как сохранение и повышение растительного биоразнообразия способствуют сохранению почвенного микробного разнообразия, зная при этом, что данные микроорганизмы контролируются еще и абиотическими свойствами почв. В целом понимание динамики микробиома ризосферы необходимо для разработки инновационных стратегий в области защиты и поддержания надежного функционирования почвенной экосистемы.

Бактерии играют ключевую роль в биогеохимических циклах природных и антропогенных экосистем. В речных экосистемах бактерии, как правило, интенсивно заселяют илистые отложения. Микроорганизмы имеют важное значение в преобразовании энергии и биотрансформации органических веществ. В связи с этим донные отложения, богатые органикой, могут являться источником выделения метаболически разнообразных микроорганизмов, в том числе перспективных для промышленных биотехнологий. Целью данного исследования было выделение и изучение чистых культур микроорганизмов – продуцентов промышленно значимых ферментов и деструкторов органических веществ из донных осадков р. Оби. В качестве субстратов для выделения накопительных и чистых культур использовали свиной жир и дизельное топливо для селективного культивирования бактерий с липолитической и углеводородокисляющей активностью. Всего получена 21 чистая культура. Филогенетическое положение бактериальных изолятов определено на основе анализа последовательностей генов 16S рРНК. Выделенные на селективных средах штаммы оказались представителями родов Pseudomonas и Aeromonas класса Gammaproteobacteria и рода Microvirgula класса Betaproteobacteria. Изучена способность штаммов к росту на плотных питательных средах со свиным жиром, оливковым маслом и дизельным топливом. Липолитическая активность штаммов подтверждена культивированием на диагностической среде с трибутирином. Обнаруженное в ходе исследований филогенетическое и метаболическое разнообразие культивируемых непатогенных бактериальных штаммов с липолитической и нефтеокисляющей активностью указывает на биотехнологический потенциал выделенных нами изолятов. Наиболее перспективными оказались штаммы M. aerodenitrificans sp. LM1 и P. lini sp. KGS5K3, которые не только проявили липолитическую активность на диагностической среде с трибутирином в широком диапазоне температур, но и утилизировали такие сложные органические субстраты, как дизельное топливо, свиной жир и оливковое масло.

Из всех известных способов передвижения бактерий скольжение является наименее изученным. Впервые описанное для микобактерий и некоторых других бактериальных видов, скольжение представляет собой пассивный способ перемещения по поверхности полужидких питательных сред у видов, лишенных органелл движения. Несмотря на отсутствие механизмов перемещения, некоторые микобактерии способны быстро колонизировать поверхности, в том числе ткани многоклеточных организмов, за счет присутствия в составе наружного слоя их клеточной стенки гликопептидолипидов, регулирующих силу трения о поверхность при перемещении. Это представляет серьезную проблему для эффективной терапии микобактериозов, вызываемых нетуберкулезными микобактериями. Кроме того, ткани многоклеточных животных содержат биогенные полиамины, которые способны повышать устойчивость микроорганизмов к различным стрессам, в том числе к антибиотикам, и модулировать коллективное движение. Поэтому исследование совместного действия биогенных полиаминов и антибиотиков на процессы распространения микобактерий представляет большой интерес для медицины. В качестве объектов исследования использованы штаммы микобактерий, включая родительский штамм Mycolicibacterium smegmatis mc² 155, а также его производные, содержащие одинарную (Δrel_Msm) или двойную (Δrel_MsmΔrelZ) хромосомные делеции. Содержание гликопептидолипидов определяли с помощью метода тонкослойной хроматографии. Интенсивность скольжения оценивали путем измерения площади скользящей колонии. Эффективность действия антибиотиков характеризовали сравнением площадей скользящих колоний в присутствии сопоставимых концентраций антибиотиков, выраженных в значениях, кратных минимальной подавляющей концентрации. Показано, что полиамины спермидин и спермин оказывают разнонаправленные эффекты на скольжение микобактерий по поверхностям полужидких сред, соответственно повышая или снижая площади колоний. При этом использовали концентрации спермидина и спермина, которые сами по себе не оказывали бактерицидный или бактериостатический эффект. Однако их совместное применение с антибиотиками стрептомицином или изониазидом приводило к снижению антибактериального эффекта, но усиливало действие синтетического аналога природного антибиотика эрогоргиаена (DMNP). Наиболее эффективным в этих условиях был рифампицин. Более того, нами установлено, что гликопептидолипиды, по-видимому, являются не единственными регуляторами скольжения микобактерий.

Представлены первые результаты по изучению окислительного стресса фитопланктона из озера Байкал и его адаптивных свойств к изменению среды обитания в условиях повышенной антропогенной нагрузки. Анализ фитопланктона, отобранного в поверхностном слое воды (~0.3 м) на прибрежной (глубина 5 м, расстояние от берега 10 м) и пелагической станциях (глубина 543 м, расстояние от берега 1000 м), показал смену доминирующих видов с февраля по июнь 2021 г. В феврале доминировали динофитовые (~40 %), диатомовые (до 33 %) и зеленые (до 12 %) водоросли с низкой биомассой – 100 мг/м³. В марте преобладали золотистые (до 50 %), криптофитовые (до 40 %) и динофитовые (до 30 %) (биомасса 160–270 мг/м³). В апреле наблюдалось увеличение биомассы до 700–3100 мг/м³ с доминированием крупноклеточных динофитовых (до 99 %), золотистых (до 50 %) и криптофитовых (до 35 %) водорослей. К концу первой декады мая доля динофитовых снизилась и увеличилась доля золотистых. Уровень развития диатомовых повышался во второй декаде мая до ~26–38 % при минимальной биомассе фитопланктона (13–30 мг/м³). К июню доля диатомовых в пробах достигала 44–75 % при биомассе 60–550 мг/м³. Окислительный стресс фитопланктона как неспецифическую адаптационную реакцию на длительное, интенсивное либо повторяющееся воздействие стресс-фактора оценивали по содержанию в пробах веществ, вступающих в реакцию с тиобарбитуровой кислотой. Среднее содержание данных веществ – маркеров перекисного окисления липидов – было оценено спектрофотометрически. Окислительный стресс фитопланктона выявлен только в период доминирования в пробах диатомовых водорослей. Это может быть объяснено лучшей адаптацией водорослей других отделов к стресс-фактору. Содержание маркеров перекисного окисления липидов в прибрежном фитопланктоне, отобранном вблизи населенного пункта и крупного туристического центра пос. Листвянка, составило от 100 до 500 мкг/г сухой массы пробы. В 2016 и 2018 гг. в период массового развития диатомовых водорослей обнаружен окислительный стресс фитопланктона вблизи крупных населенных пунктов. В фитопланктоне глубоководных пелагических станций, максимально удаленных от населенных пунктов, стресс не найден. С помощью метода газовой хроматографии показано более низкое (до 15 %) содержание полиненасыщенных жирных кислот в планктоне, характеризующемся наличием стресса. Это свидетельствует о повреждении мембран клеток. Повышенное содержание анионных синтетических поверхностно-активных веществ, а именно алкилбензолсульфонатов натрия, являющихся компонентами моющих средств и вызывающих окислительный стресс гидробионтов, обнаружено в поверхностной воде оз. Байкал (до 30 ± 4 мкг/дм³). Наличие данных соединений в водной экосистеме может приводить к исчерпанию ресурсов фитопланктона, нарушению гомеостаза, стрессу, патологическим изменениям и перестройкам планктонного сообщества.

Растительно-микробные ассоциации в результате своей физиолого-биохимической активности способны определять подвижность, биодоступность и накопление в растительных тканях тяжелых металлов. Указанные способности являются основой для использования растений и ассоциированных с ними микроорганизмов в разработке подходов, обеспечивающих как предотвращение попадания токсичных металлов в пищевые культуры, так и извлечение поллютантов из загрязненных земель с помощью технологий фиторемедиации. Успешное применение растительно-микробных комплексов в той или иной области зависит от изученности механизмов взаимодействий в системе конкретных организмов с тяжелыми металлами. Целью представленных исследований была оценка влияния ионов меди на эффекты бактеризации растений пшеницы мягкой (Triticum aestivum L.) тремя штаммами Azospirillum, обладающими свойствами стимуляции роста растений (PGPR). В ходе эксперимента анализировали ростовые параметры 14-суточных проростков пшеницы, содержание пигментов фотосинтеза, активность растительных оксидоредуктаз и аккумуляцию металла растительными тканями. Все штаммы в той или иной степени компенсировали фитотоксическое воздействие меди на развитие проростков и увеличивали ее аккумуляцию в корнях и побегах. Показано отчетливое усиление воздействия меди на фотосинтетический аппарат бактеризованных растений, выражающееся в изменении содержания основных пигментов, в первую очередь уменьшении хлорофилла b. Анализ активности растительных оксидоредуктаз (пероксидаз и фенолоксидаз) как участников физиологических ответов растений на стрессовые воздействия выявил их штаммоспецифичный характер и существенное влияние меди на бактеризованные растения. В целом полученные результаты показали отчетливое разноплановое влияние исследованных штаммов азоспирилл на физиологобиохимический статус растений пшеницы. Выявленный компенсаторный эффект бактерий на фитотоксическое воздействие меди и одновременно повышение ее накопления в растительных тканях могут рассматриваться как взаимоисключающие аспекты растениеводства, связанные с выращиванием пищевых растений на загрязненных тяжелыми металлами площадях.

Крупный рогатый скот является резервуаром патогенных и потенциально патогенных Escherichia coli (E. coli), которые могут представлять угрозу для здоровья людей и животных. Цель исследования – оценить встречаемость 22 вирулент-ассоциированных генов, а также распространенность антибиотикоустойчивости и трех генов bla различных типов среди штаммов E. coli, выделенных от здорового крупного рогатого скота. Сорок девять штаммов E. coli были проанализированы методом ПЦР на присутствие генов, распространенных среди представителей диареегенной E. coli (DEC) и внекишечной патогенной E. coli (ExPEC). Обнаружены следующие детерминанты, ассоциированные с DEC: east1 – 24.5 %, estI – 10.2 %, ehxA – 8.2 %, stx2 – 6.1 %, eltA – 4.1 %, estII и stx1 – 2.0 %. Распространенность генов ExPEC составила: fimH – 91.8 %, afa/draBC – 61.2 %, iutА – 44.9 %, flu – 32.7 %, sfaDE и hlyF – 30.6 %, iroN – 22.4 %, ompT и papC – 20.4 %, kpsMTII и hlyA – 18.4 %, iss – 14.3 %, usp – 2.0 %, cnf1 и iha не детектированы. На основании установленных комбинаций генов были определены «классические», гетеропатогенные и гибридные штаммы. Эшерихии, выделенные от коров, обладали более высоким диареегенным потенциалом, а E. coli, изолированные от телят, чаще содержали гены, ассоциированные с патотипом ExPEC. Среди исследованных штаммов были устойчивыми: к ампициллину – 77.6 % культур, тетрациклину – 49.0 %, хлорамфениколу – 20.4 %, цефоперазону, цефтриаксону, азтреонаму – 16.3 %, цефепиму – 14.3 %, норфлоксацину и ципрофлоксацину – 10.2 %, левофлоксацину – 6.1 %, гентамицину – 2.0 %, все штаммы были чувствительны к меропенему и амикацину. Фенотип множественной лекарственной устойчивости имели 32.7 % культур, так как они были устойчивы к трем и более группам антибиотиков. Специфическая амплификация выявлена: к bla_TEM – у 100 % штаммов, к bla_SHV – у 31.6 %, к bla_CTX-M – у 26.3 % штаммов, устойчивых хотя бы к одному препарату из группы бета-лактамных антибиотиков. Штаммы E. coli, изолированные от здоровых коров и телят, обладали высоким гетеропатогенным потенциалом, поэтому молекулярно-генетическая характеристика этих бактерий должна стать важной частью эпизоотического мониторинга.

Синегнойная палочка (Pseudomonas aeruginosa) относится к наиболее проблемным патогенам в лечебных учреждениях, что может быть связано со способностью этого микроорганизма существовать в биопленке, которая повышает его устойчивость к антимикробным препаратам, а также распространенность и выживаемость во внешней среде. Цель настоящей работы – оценка чувствительности штаммов P. aeruginosa, находящихся в планктонной форме и форме биопленки, к воздействию антимикробных препаратов. Исследовано 20 штаммов P. aeruginosa из рабочей коллекции лаборатории микробиома и микроэкологии Научного центра проблем здоровья семьи и репродукции человека, собранной в течение 2018–2021 гг. Идентификация штаммов проведена с использованием тест-систем для дифференциации грамотрицательных неферментирующих бактерий и подтверждена масс-спектрометрическим анализом и секвенированием гена 16S рРНК. Активность антимикробных препаратов оценивали по степени ингибирования роста клеток бактерий, находящихся в планктонной форме и форме биопленки. Установлено, что все клинические штаммы P. aeruginosa были биопленкообразующими, 47.6 % относились к слабообразующим, 52.4 % – к умереннообразующим. Планктонные клетки и формирующаяся биопленка тестируемых штаммов были устойчивы к карбапенемам. Формирование биопленки в более чем 90 % случаев подавляло препараты групп цефалоспоринов и аминогликозидов. Чувствительность к воздействию антимикробных препаратов у штаммов P. aeruginosa, находящихся в сформированной биопленке, была значимо ниже (p < 0.05). Карбапенемы и цефалоспорины не воздействовали на зрелые биопленки тестируемых штаммов P. aeruginosa более чем в 60 % случаев. Только не-бета-лактамные антибиотики (ципрофлоксацин и амикацин) подавляли рост планктонных клеток и разрушали зрелую биопленку. Выявленные различия в действии испытанных препаратов на биопленку штаммов P. aeruginоsa коррелируют с устойчивостью к целому ряду антибиотиков. Для предупреждения формирования биопленок у больничных штаммов P. аeruginosa может быть рекомендовано применение цефтазидима, для воздействия на зрелые биопленки P. аeruginosa – антимикробные препараты ципрофлоксацин и амикацин.