Картофель (Solanum tuberosum L.) – первая по важности незерновая крахмалоносная культура с уровнем потенциальной урожайности 38–48 т/га и содержанием крахмала 13.2–18.7 %. Клубни картофеля хранятся при низкой температуре (2–4 °С), что обеспечивает состояние физиологического покоя. Недостат- ком такого хранения являются распад крахмала и, как следствие, накопление редуцирующих сахаров (холо- довое осахаривание), в том числе за счет роста активности β-амилаз, гидролизующих крахмал до мальтозы. В настоящем исследовании проведен сравнительный анализ динамики экспрессии генов β-амилаз (StBAM1, StBAM9) и ингибитора амилаз (StAI), а также содержания крахмала и редуцирующих сахаров в процессе дли- тельного низкотемпературного хранения (сентябрь, февраль, апрель) клубней пяти сортов картофеля (На- дежда, Барин, Красавчик, Утро и Северное сияние). Гены β-амилаз – StBAM9 и один из двух гомологов StBAM1 (с наибольшей степенью гомологии с AtBAM1) – выбраны на основе данных филогенетического анализа. Оценка экспрессии этих генов, а также гена ингибитора амилаз показала тенденцию к снижению уровня транскрипции для всех анализируемых сортов. Обнаружено, что содержание крахмала в процессе хранения клубней также существенно падает. В то же время количество редуцирующих сахаров увеличивается в период сентябрь–апрель, тогда как в период февраль–апрель их содержание не меняется (Красавчик), снижа- ется (Барин, Северное сияние) или продолжает расти (Утро, Надежда). Можно предположить, что активность генов StBAM1 и StBAM9 коррелирует с количеством крахмала (положительно) и моносахаридов (отрица- тельно). А уровень экспрессии StAI, в свою очередь, находится в прямой зависимости от уровня экспрессии StBAM1. При этом зависимость между степенью предрасположенности сорта к холодовому осахариванию и профилем экспрессии генов StBAM1, StBAM9 и StAI отсутствует.

Настоящее исследование направлено на определение характера действия генов и комбинационной способности твердой пшеницы по шести количественным признакам для пяти сортов и десяти гибридных комбинаций. В исследование были включены пять современных сортов твердой пшеницы в качестве родителей при диаллельном скрещивании. Изучены три поколения F1 и два поколения F2. Эксперименты выполнены в рандомизированном блочном дизайне в трех повторeниях в течение трех лет. Выявлены достоверные различия между генотипами по всем изучаемым признакам в обоих поколениях. Общая комбинационная способность и специфическая комбинационная способность показали достоверные отличия в обоих поколениях. Полученные результаты позволяют предположить, что селекционная схема должна учитывать оба типа генетических эффектов для улучшения элементов продуктивности. Соотношение дисперсий демонстрирует, что общая комбинационная способность больше влияет на наследуемость признаков «высота растения», «длина колоса» и «масса 1000 зерен». Для признаков «продуктивная кустистость», «число колосков в колосе» и «масса зерен в колосе» большее влияние на наследование оказывает специфическая комбинационная способность. Для массы 1000 зерен в обоих поколениях установлено переопределение генетических формул. Лучшими общими комбинаторами по элементам продуктивности одновременно по нескольким признакам являются сорта Дени, Супердур и Прогрес. Самые ценные комбинации скрещиваний по нескольким признакам – Дени × Супердур, Супердур × Предел и Прогрес × Предел. Эти сорта и комбинации можно использовать для улучшения признаков продуктивности и повышения урожайности в программах селекции твердой пшеницы.

В обзоре освещены вопросы современного состояния систематики, происхождения и перспектив использования голозерного ячменя. Представлены положения систематики культурного ячменя Hordeum vulgare L., в которой выделяются группы многорядного (сonvar. coeleste (L.) A. Trof.) и двурядного (сonvar. nudum (L.) A. Trof.) голозерного ячменя. Группы включают разновидности согласно особенностям строения колоса, остей, цветковых и колосковых чешуй и цвету зерновок. Отражены вопросы очагов формообразования голозерного ячменя, по данным археологии, палеоэтноботаники, разнообразию форм и сортов, а также рассмотрены вопросы происхождения голозерного ячменя по результатам ДНК-маркирования. Приведены основные зоны возделывания и возможные причины такого преимущественного или исключительного распространения голозерных ячменей в районах высокогорья. Обсуждается вопрос наследования признака голозерности ячменя и механизмов его проявления в соответствии с новыми данными в области генетики. Представлены характеристики биохимического состава зерна по белку, некоторым заменимым и незаменимым аминокислотам, β-глюканам, витаминам, антиоксидантам. Показано, что голозерный ячмень – ценный источник уникальных комбинаций растворимых и нерастворимых пищевых волокон и полисахаридов. Подчеркнуто значение параметров голозерного ячменя, которые ограничивают широкое распространение этой культуры в мире, и выделены направления селекционной работы для устранения этих недостатков. Приведены примеры образцов голозерного ячменя, устойчивых к вредным организмам, которые являются перспективными источниками для повышения урожайности и качества зерна, а также сохранения экологической чистоты и безопасности продукции. Отражены этапы и направления селекционных работ с голозерным ячменем и показано значение мировой коллекции ВИР как основного источника генетического материала для развития селекции.

Транслокация 7DL-7Ae#1L·7Ae#1S с геном Lr29 от хромосомы 7Ae#1 пырея удлиненного (2n = 70) привлекает внимание селекционеров мягкой пшеницы эффективностью против возбудителя листовой ржавчины. Однако ее влияние на хозяйственно полезные показатели изучено недостаточно. В представленной статье исследована агрономическая ценность транслокации 7DL-7Ae#1L·7Ae#1S у аналогов яровой мягкой пшеницы сортов Саратовская 68 и Саратовская 70 в течение 2019–2021 гг. Наличие гена Lr29 у исследуемого материала было подтверждено с помощью ПЦР-анализа с маркером Lr29F24. Линии с геном Lr29 характеризовались высокой устойчивостью к Puccinia triticina как на фоне естественной эпифитотии, так и в лабораторных условиях. Транслокация 7DL-7Ae#1L·7Ae#1S у аналогов сорта Саратовская 68 снижала продуктивность зерна во все годы исследований. В среднем понижение составило 35 и 42 %, или в абсолютных цифрах 1163 и 1039 против 1802 кг/ га у сорта-реципиента. В то же время у линий-аналогов сорта Саратовская 70 отмечено понижение урожайности зерна в 2019 и 2020 гг. и не было отличий в 2021 г. В среднем понижение урожайности было 18 и 32 %, или в абсолютных цифрах 1101 и 912 против 1342 кг/ га у сорта-реципиента. У аналогов обоих сортов выявлено значимое понижение массы 1000 зерен, которое колебалось от 14 до 20 % на сорте Саратовская 68 и 17–18 % – на сорте Саратовская 70. Увеличение периода «всходы–колошение» обнаружено только у линий-аналогов сорта Саратовская 68, которое составило в среднем 1.3 суток. У аналога сорта Саратовская 70 различий по этому показателю не было. Транслокация 7DL-7Ae#1L·7Ae#1S не влияла на высоту растений и устойчивость к полеганию у всего набора линий. Исследования качества муки и хлеба у линий с транслокацией 7DL-7Ae#1L·7Ae#1S выявили значимое увеличение содержания зернового белка и клейковины. Однако наблюдались различия между линиями сортов Саратовская 68 и Саратовская 70 по влиянию на показатели альвеографа. Если у линий сорта Саратовская 68 отмечалось понижение упругости, отношения упругости теста к растяжимости, то у линий сорта Саратовская 70 эти показатели повышались. Все линии увеличивали силу муки и объем хлебцев, но если у линий сорта Саратовская 68 была повышенная хлебопекарная оценка, то линии сорта Саратовская 70 не отличались от реципиента.

Бактерии рода Xanthomonas Dowson, 1939 поражают около 400 видов растений, в том числе важные сельскохозяйственные культуры. Бактериальная полосатость риса – одно из самых разрушительных заболеваний, вызвано бактериями вида Xanthomonas oryzae pv. oryzicola (Fang et al., 1957) Swings et al., 1990. Сильное сходство симптомов поражения с другим карантинным близкородственным патовариантом – Xanthomonas oryzae pv. oryzae (Ishiyama, 1922) Swings et al., 1990, а также возможность совместного заражения делают визуальную идентификацию невозможной. Карантинный статус и высокая вредоносность патогена требуют высокоэффективного, быстрого и точного метода его диагностики. Целью исследования были разработка и апробация наборов реагентов для выявления бактерии Xanthomonas oryzae pv. oryzicola, вызывающей бактериальную полосатость листьев риса, методом полимеразной цепной реакции в реальном времени (ПЦР- РВ), а также ПЦР с последующим секвенированием ампликонов. В работе изучены образцы ДНК X. o. pv. oryzae и X. o. pv. oryzicola, полученные из коллекции CIRM-CFBR (Франция). Для проверки аналитической чувствительности была создана конструкция на основе вектора pAL2-T с целевой вставкой 290 п. н. Были подобраны и апробированы праймеры и зонд для специфической амплификации фрагмента гена hpa1 методом ПЦР-РВ, позволяющие обнаруживать ДНК X. o. pv. oryzicola. Показана способность с помощью разработанных прамеров обнаруживать все штаммы X. o. pv. oryzicola, последовательности которых находились в базе данных GenBank NCBI на 11.11.2021. Аналитическая специфичность набора реагентов протестирована на выборке из ДНК, выделенных из 53 близкородственных и сопутствующих организмов, и составила на исследованной выборке 100 %. Ложноположительных и ложноотрицательных результатов не обнаружено. Проверка аналитической чувствительности показала, что стабильный специфичный сигнал ПЦР-РВ наблюдался при разведении контрольной плазмиды до 25 копий на реакцию. Работоспособность полученного набора реагентов была подтверждена тестированием на пяти приборах для ПЦР-РВ разных производителей, что дает возможность рекомендовать его для проведения диагностических и скрининговых исследований. Праймеры для секвенирования seqX.o.all были подобраны на последовательность кластера генов hrp, а именно на нуклеотидную последовательность, кодирующую белок Hpa1. Секвенирование выбранного участка позволяет эффективно дифференцировать бактерии вида X. oryzae.

Симбиотические бактерии рода Wolbachia широко распространены в популяциях Drosophila melanogaster. На основе полиморфизма перестроек генома разнообразие Wolbachia у D. melanogaster подразделяется на две клады: MEL (генотипы wMel, wMel2, wMel3 и wMel4) и CS (wMelCS и wMelCS2). Генотип wMel доминирует в природных популяциях D. melanogaster и распространен по всему миру. Генотипы CS-клады представляют особый интерес, поскольку неизвестно, как они поддерживаются в популяциях D. melanogaster. При низкой частоте встречаемости они должны элиминироваться вследствие генетического дрейфа или вытесняться генотипом wMel, чего в действительности не происходит. Следовательно, эти генотипы поддерживаются отбором. Например, штамм wMelPlus (генотип wMelCS) способен увеличивать продолжительность жизни мух при повышенных температурах. Генотип wMelCS также увеличивает интенсивность дофаминового метаболизма у дрозофил по сравнению с генотипами MEL-клады. В настоящей работе проведен поиск редких генотипов Wolbachia wMelCS и wMelCS2, а также новых генотипов в линиях D. melanogaster дикого типа и в отдельных мутантных линиях лабораторного фонда. Симбионт был выявлен во всех популяционных выборках у 200 из 385 линий дикого типа и у 83 из 170 мутантных. Разнообразие Wolbachia в линиях D. melanogaster дикого типа представлено генотипами wMel, wMelCS и wMelCS2. Более 90 % инфицированных линий несут Wolbachia wMel генотипа, 9 % – wMelCS2, и только в двух линиях обнаружен wMelCS. Новых генотипов Wolbachia не зафиксировано. Для генотипа wMelCS2 отмечена наиболее северная точка распространения – Ижевск (Удмуртия). Впервые показано присутствие генотипа wMelCS2 в линии D. melanogaster из популяции о. Сахалин, а в линии из популяции г. Нальчик – генотипа wMelCS. Сравнение генетического разнообразия Wolbachia между лабораторными линиями дикого типа и ранее полученными данными для мутантных лабораторных линий показало различие в частотах редких генотипов CS-группы, у мутантных линий их больше, что может быть связано с историей поддержания линий Drosophila.

Bacillus anthracis являются возбудителем сибирской язвы. Для эпидемиологии этой инфек- ции имеет значение не только идентификация этиологического агента, но и выяснение закономерности его эволюции и распространения. Современные методы молекулярной биологии позволяют определить ряд генетических маркеров, пригодных для индикации и дифференциации штаммов B. anthracis. К таким маркерам относят VNTR-локусы – последовательности, организованные в геноме в виде тандемных повторов, а также SNP – отличия в последовательности ДНК в сравниваемых локусах размером в один нуклеотид. Целью настоящей работы была оценка эффективности совместного применения SNP-анализа и ПЦР-амплификации VNTR-локусов с анализом температуры плавления ампликонов высокого разрешения для идентификации и дифференциации штаммов возбудителя сибирской язвы. Исследовали семь штаммов B. anthracis, полученных из образцов почвы и трупов животных, в качестве референс-микроорганизма был вакцинный штамм B. anthracis СТИ-1. Для молекулярно-генетической характеристики данных бактерий проведен анализ 12 однонуклеотидных полиморфизмов, а также вариабельности восьми VNTR-локусов, для определения различий в которых был впервые использован метод определения температур плавления ПЦР-продуктов в присутствии интеркалирующего красителя EvaGreen (ЗАО «Синтол», Россия). Для детекции SNP применен метод полимеразной цепной реакции (ПЦР) с использованием двойных TaqMan-зондов. Обнаружено, что все изучаемые вирулентные штаммы, кроме B. anthracis № 1 и 3, по SNP-профилю не могут быть отнесены к какой-либо филогенетической подгруппе возбудителя сибирской язвы. Методический подход, включающий в себя анализ SNP- и VNTR-последовательностей, позволил дифференцировать между собой штаммы B. anthracis № 1–4, в то время как бактерии B. anthracis № 5–7 демонстрируют одинаковые SNP- и HRM-профили и, как следствие, формируют один кластер. Таким образом, показана принци- пиальная возможность использования рассмотренной в этой работе методики для предварительного анализа эпизоотической ситуации при вспышках сибирской язвы.

Род Rhodococcus объединяет полиморфные неспорообразующие грамположительные бактерии, относящиеся к классу Actinobacteria. Rhodococcus вместе с Mycobacterium и Corynebacterium входят в группу Mycolata. Благодаря относительно высокой скорости роста и способности к образованию биопленок, Rhodococcus являются удобной моделью для изучения действия биологически активных соединений на патогенные Mycolata. Ранее было показано, что колхицин угнетал образование биопленок у P. carotovorum ВКМ В-1247 и R. quingshengii ВКМ Ac-2784D. Целью настоящей работы было изучение действия колхицина на жирнокислотный состав и микровязкость мембран Rhodococcus qingshengii ВКМ Ac-2784D для понимания механизма действия этого алкалоида на бактериальную клетку. В качестве положительного контроля использовали нистатин, снижающий микровязкость мембран. Установлено, что колхицин в концентрациях 0.01 и 0.03 г/л и нистатин (0.03 г/л) не оказали существенного влияния на выживаемость R. qingshengii ВКМ Ac-2784D, культивируемого в забуференном физиологическом растворе глюкозы (ЗФРГ). Однако колхицин (0.03 г/л) значительно угнетал образование биопленки. Клетки Rhodococcus, культивируемые в течение суток в ЗФРГ с колхицином, приобретали округлую форму. Колхицин в концентрации 0.01 г/л вызывал увеличение жирных кислот C16:1(n-7), С17:0, C20:1(n-9) и C21:0. Микровязкость мембраны отдельных клеток распределялась от максимально низких до максимально высоких значений показателя обобщенной поляризации флуоресценции лаурдана (GP), что свидетельствует о разнообразии адаптационных ответов на этот алкалоид. При более высокой концентрации колхицина (0.03 г/л) в мембранах клеток R. qingshengii ВКМ Ac-2784D увеличивалось содержание насыщенных жирных кислот и падало – разветвленных. Это способствовало увеличению микровязкости мембраны, что подтверждается данными по GP. Таким образом, колхицин индуцирует перестройку клеточной мембраны Rhodococcus, вероятно, в сторону увеличения ее микровязкости, что может быть одной из причин негативного действия колхицина на образование биопленок R. qingshengii ВКМ Ac-2784D.

Ферменты алканмонооксигеназы AlkB и Cyp153 ответственны за аэробную деградацию н-алканов нефти и нефтепродуктов. Для доказательства использования штаммами углеводородокисляющих бактерий, выделенных из авиационного керосина ТС-1 и автомобильного бензина АИ-95, н-алканов нефти и нефтепродуктов, проведена детекция ключевых генов alkB, Alk1, Alk2, Alk3 и Cyp153, кодирующих алканмонооксигеназы AlkB и Cyp153, ответственных за окисление углеводородов с определенной длиной цепи. Установлено, что штаммы бактерий, изолированные из реактивного топлива ТС-1, за исключением Deinococcus sp. Bi7, имели как минимум один из исследованных генов деградации н-алканов. Штаммы Sphingobacterium multivorum Bi2, Alcaligenes faecalis Bi3, Rhodococcus sp. Bi4, Sphingobacterium sp. Bi5, Rhodococcus erythropolis Bi6 содержали ген alkB. У штаммов углеводородокисляющих бактерий, выделенных из бензина АИ-95, этот ген алканмонооксигеназы не был детектирован. С помощью метода ПЦР в реальном времени проанализирована активность гена alkB у всех полученных из нефтепродуктов штаммов бактерий и определено число его копий. Методом ПЦР в реальном времени с использованием праймера с другой последовательностью нуклеотидов для детекции гена alkB установлена его активность у всех штаммов бактерий, выделенных из бензина АИ-95, причем штамм Paenibacillus agaridevorans Bi11 отнесен к группе с высоким уровнем его активности (1290 копий/мл). По оценке роста исследованных углеводородокисляющих бактерий на плотной минеральной среде Эванса с модельной смесью углеводородов штаммы были разделены на три группы. Отмечены совпадения результатов по распределению штаммов углеводородокисляющих бактерий в группах по активности гена alkB и группах, сформированных на основе способности роста и использования модельной смеси углеводородов и нефтепродуктов. Полученные результаты свидетельствуют о необходимости применения комплекса молекулярногенетических и физиологических методов для всестороннего анализа распространения исследуемых генов у бактерий и оценки их активности в штаммах углеводородокисляющих бактерий, способных к биодеградации углеводородов нефтепродуктов.

Кукуруза относится к основным культурам современного мирового земледелия. Она стоит на первом месте по валовым сборам зерна и на втором – по посевным площадям, уступая лишь основной хлебной культуре земного шара – пшенице. Одна из актуальных задач аграрного производства – проблема увеличения валового сбора зерна и зеленой массы кукурузы. Высокая потенциальная урожайность очень часто остается нереализованной вследствие развития болезней, прямые потери от которых оцениваются в 20–50 %. Цель настоящей работы – изучение видового состава микромицетов на растениях кукурузы, собранных в разные фазы вегетации в мае-июле 2020 г. в Воронежской области, идентификация фитопатогенных грибов из рода Fusarium, выявление патогенных и фитотоксичных штаммов грибов рода Fusarium для пополнения коллекции Всероссийского научно-исследовательского института фитопатологии. Сохранение инфекционного материала грибов из рода Fusarium имеет немаловажное значение для фитопатологических, иммунологических, селекционных, генетических и токсикологических исследований. В результате проведенного микологического анализа обнаружено большое количество изолятов грибов из родов Fusarium, Aspergillus, Cladosporium, Curvularia, Penicillium, Rhizopus, Periconia, Pythium, Trichothecium и др., выделенных из пораженных корней, стеблей и початков кукурузы в Воронежской области в 2020 г. Изоляты грибов из семи таксономических групп: Fusarium fujikuroi Nirenberg (F. moniliforme, F. verticillioides), Fusarium oxysporum Schltdl., Fusarium culmorum (Wm.G. Sm.) Sacc., Fusarium graminearum Schwabe, Fusarium heterosporum Nees & T. Nees (F. lolii ), Fusarium roseum Link (F. sambucinum), Fusarium sporotrichioides Sherb., были проверены по патогенности и фитотоксичности на всходах растений-тестеров. Показано, что патогенная и фитотоксичная активность у грибов как между видами Fusarium, так и в пределах одного вида существенно различается. Наибольшую опасность для кукурузы представляют виды F. sporotrichioides, F. graminearum, F. culmorum, F. fujikuroi, F. oxysporum, F. heterosporum, обладающие высокой интенсивностью проявления фитотоксической активности, связанной с тем, что они способствуют синтезу и накоплению опасных токсинов в тканях растений. В результате проведенных исследований отобрано 55 штаммов грибов из рода Fusarium, относящихся к семи видам. Стабильные по морфолого-культуральным признакам и изученные по патогенности и фитотоксичности изоляты помещены на длительное хранение в Государственную коллекцию фитопатогенных микроорганизмов и сортов растений-идентификаторов патогенных штаммов микроорганизмов, созданную на базе Всероссийского научно-исследовательского института фитопатологии.