Вестник Пермского университета. Серия Биология

Об экосистемных функциях гумусогенного слоя технозёмов в отдалённый период землевания отвалов угледобычи в Сибири

Валентина Сергеевна Артамонова — 2024-03-22

Создание продуктивных почв для повышения урожайности возделываемых культур известно с доисторических времен. В настоящее время восстановление почвенных свойств актуально для территорий, пострадавших от добычи полезных ископаемых. В Сибири многолетняя добыча угля привела к значительному разрушению почвенного покрова, накоплению на дневной поверхности отвалов вскрышных и вмещающих пород. Это обусловило поиск ресурсосберегающих технологий возмещения почвенных потерь, в том числе путём формирования искусственных почвоподобных тел с нанесённым плодородным слоем для последующего сельскохозяйственного использования. В данной статье изложены результаты исследования физико-химических и микробиологических свойств гумусово-аккумулятивного слоя после 40 лет землевания техногенных отходов в трёх природных зонах (подтаёжной, лесостепной, сухостепной) с целью характеристики экосистемных функций, обеспечивающих плодородие. Установлено, что гумусогенный слой многолетних технозёмов обладает экосистемными функциями фоновых почв, однако в лесостепной и сухостепной зоне обнаруживает признаки снижения устойчивости к повышенным значениям рН, повышения содержания экотоксикантов, уменьшения запаса органического углерода и пула метаболических активных азотфиксирующих бактерий. В аридных условиях диагностируется наибольшее биогенное обеднение технозёмов, проявление инсертационной мутации бактериальных популяций, обеспечивающее их диссоциирование и сохранение в экстремальных местообитаниях. Информация может быть использована при характеристике экосистемных функций и экосистемных сервисов многолетних технозёмов, в прогнозах результативности землевания техногенных отходов в разных природных зонах, учтена при разработке природоподобных технологий.

Зараженность вирусами желтой карликовости ячменя и полосатой мозаики пшеницы сортов озимой ржи (Secale cereale L.), выращиваемых на Среднем Урале

Виктория Андреевна Печенкина — 2024-03-22

Рожь является стратегически важной культурой в России, которая менее требовательна, чем другие культуры, к плодородию почвы, условиям минерального питания и проведению мероприятий по защите растений. Мониторинг фитосанитарного состояния озимых сортов ржи является необходимой мерой для ее стабильной урожайности. У четырех сортов отечественной селекции Secale cereale L. (Ника, Викрас, Паром и Чусовая), выращиваемых в условиях Среднего Урала на опытных полях Пермского и Уральского НИИСХ, проведена ПЦР-диагностика вирусных инфекций. Пробы РНК 4 сортов озимой ржи проанализированы методом ПЦР в реальном времени (Real-time) на зараженность вирусом Желтой карликовости ячменя (BYDV – Barley yellow dwart virus) и вирусом Полосатой мозаики пшеницы (VSMV – Wheat streak mosaic virus). У 60% всех исследованных проб листьев озимой ржи был диагностирован вирус желтой карликовости ячменя, а у 15% исследованных проб – вирус полосатой мозаики пшеницы. На основании полученных данных можно предположить, что наиболее устойчивым к вирусу Желтой карликовости ячменя листьев оказался сорт озимой ржи Чусовая, так как инфицирован только на поле Пермского НИИСХ. Сорта Ника 3, Викрас и Чусовая наиболее устойчивы к вирусу полосатой мозаики пшеницы. Зараженным этим вирусом оказался сорт озимой ржи Паром (30%). Необходим дальнейший мониторинг фитосанитарной обстановки и проведение профилактики вирусных инфекций сортов озимой ржи на территории Среднего Урала.

Влияние генов ADRB2 и PPARGC1A на развитие физического качества «выносливость» у единоборцев города Перми

Анна Владимировна Сорокина — 2024-03-22

Знание генетической предрасположенности к определенным видам спортивной деятельности помогает улучишь развитие важных физических качеств, а также позволяет научно обоснованно провести отбор наиболее перспективных спортсменов и корректировку их тренировочного процесса. Цель данного исследования – выявление взаимосвязи полиморфных вариантов генов ADRB2 (Adrenoceptor Beta 2) и PPARGC1A (Peroxisome Proliferator-Activated Receptor Gamma Coactivator 1-Alpha), ассоциированных с выносливостью, у занимающихся джиу-джитсу и вольной борьбой спортсменов и школьников, не занимающихся спортом. Выборка для исследований включала 100 человек, распределенных на Группу I, включающую единоборцев, и группу сравнения (Группа II), которую составили школьники, не занимающиеся спортом. У испытуемых в возрасте от 10 до 16 лет проведены исследования с использованием полимеразной цепной реакции в реальном времени (ПЦР-РВ) и выявлены полиморфизмы G/A гена PPARGC1A (rs8192678) и A/G гена ADRB2 (rs1042713). Проведен анализ взаимосвязи между аллельными вариантами генов у единоборцев и группы сравнения; установлены достоверные отличия между Группой I и Группой II для генотипа G/G (F_оп 3.13>1.96 при p=0.05) и генотипа G/A (F_оп 2.76>1.96 при p=0.05) гена PPARGC1A. Для спортсменов, занимающихся джиу-джитсу и вольной борьбой, впервые показано, что генотипы G/G и G/A гена PPARGC1A могут быть использованы в качестве маркерных для прогноза формирования физического качества «выносливость». Частота общего генетического балла (ОГБ), рассчитанного для физического качества «выносливость», на основании полиморфизма генов ADRB2 и PPARGC1A у 100 испытуемых варьировала от 0 до 100. Данные генетического анализа необходимы в процессе подготовки единоборцев в спортивных школах, т.к. на их основе можно составлять индивидуальные программы тренировок с учетом генотипа и особенностей физической подготовки конкретного спортсмена.

Экологическая структура флоры города Кемерово

Бориc Германович Андреев — 2024-03-22

Приведены результаты экологического анализа флоры сосудистых растений г. Кемерово. Исследования проводились методом модельных выделов в 2021–2023 гг. Растения флоры г. Кемерово распределялись по соответствующим группам согласно шкалам оптимумов для видов Западной и Южной Сибири [Королюк, 2006; Ильминских 2021]. Анализ флоры проводился в соответствии с методическими рекомендациями В.М. Шмидта [1984], Б.М. Миркина и Л.Г. Наумовой [2017] с использованием пакетов программ Microsoft Office и IBIS [Зверев, 2007]. Для анализа экотопологической структуры города выделено 14 функциональных зон. По отношению к основным экологическим факторам все сосудистые растения флоры г. Кемерово распределены в группы по факторам: увлажнение, богатство и засоление почв, освещённость-затенение. По отношению к основным абиотическим факторам изученная флора характеризуется как гигромезофитно-мезогигрофитная, мезотрофная и гелиофитно-гелиосциофитная. Отмечено, что флора г. Кемерово отличается более ксерическими и гелиофитными чертами, по сравнению с флорой прилегающих природных территорий. Установлено, что городская среда способствует значительному увеличению числа видов, произрастающих на небогатых и слабокислых почвах. Сравнение соотношения экологических групп чужеродного и аборигенного компонентов флоры демонстрирует привнесение ксерических черт во флору города адвентивной фракцией.

Фенология степных растений Центральной Якутии

Саргылана Захаровна Борисова — 2024-03-22

Приведены результаты фенологических наблюдений за 139 видами многолетних растений в Ботаническом саду СВФУ. По срокам цветения выделены весенние (20% видов), раннелетние (48%), летние (27%) и позднелетние (5%) фенологические группы растений. Число цветущих в коллекции видов увеличивается по мере повышения дневной температуры до +25°С. Наибольшие сдвиги сроков начала цветения характерны для летних и позднелетних растений. Степные растения хорошо отзываются на условия культуры, 92 % интродуцентов проходят полный цикл развития побега, ежегодно плодоносят, 86 % увеличивает численность своих популяций путем семенного или вегетативного самовозобновления. Менее устойчивы поздно цветущие виды.

Сравнительная характеристика кариометрических параметров микроспороцитов и клеток тапетума сформированных пыльников длинно- и короткостолбчатых растений Jasminum fruticans L. (Oleaceae)

Татьяна Николаевна Кузьмина — 2024-03-22

В связи с изучением функциональной активности генеративных структур при гетеростилии проведен сравнительный кариометрический анализ клеток тапетума, а также микроспороцитов сформированных пыльников длинно- и короткостолбчатых растений Jasminum fruticans L. (Oleaceae). На основании измерения площадей ядра, ядрышка, подсчета количества ядер и ядрышек в клетках вычисляли суммарные значения площадей ядерных структур. Поскольку с ядрышками связаны процессы транскрипции и трансформации рибосомальной РНК (р-РНК), то состояние ядрышковых структур в клетке отражает уровень ее функциональной активности, поэтому в качестве характеристики функциональной активности клеток использовали значение ядерно-ядрышкового отношения (ЯЯО). Установлено, что у обеих флоральных форм в сформированном пыльнике преобладают двуядерные тапетальные клетки. Число ядрышек, приходящихся на клетку, варьирует от 1 до 14. У короткостолбчатых растений число тапетальных клеток с 6–8 ядрышками больше по сравнению с длинностолбчатыми растениями. Однако данный факт не отражается на значении ядерно-ядрышкового отношения. По функциональной активности клетки тапетума пыльников длинно- и короткостолбчатых растений не имеют статистически значимого различия. Сравнение кариометрических параметров микроспороцитов показало, что площади ядерных структур больше у длинностолбчатых растений, при этом они характеризуются более высоким значением ЯЯО (17.61±0.36) по сравнению с короткостолбчатыми растениями, у которых ЯЯО составляет 15.59±0.27. Понижение значения ЯЯО у короткостолбчатых растений является признаком усиления интенсивности белкового метаболизма их микроспороцитов, а следовательно, уровня функциональной активности их геномов. Различие функциональной активности микроспороцитов длинно- и короткостолбчатых растений может быть признаком проявления пола в зависимости от флорального морфологического типа растения.

Эколого-биологические особенности Adonis apennina L. (Ranunculaceae) на юге Томской области

Алексей Сергеевич Прокопьев — 2024-03-22

Изучены три локальные ценопопуляции Adonis apennina L. на юге Томской обл. (окр. с. Коларово, Томский р-н), где вид встречается среди лугово-лесного разнотравья. Плотность особей на исследованных локальных участках низкая – от 0.7 до 2.8 ос./м². Для онтогенетического состава свойственна неполночленность: отсутствуют особи прегенеративного периода или стареющей фракции. Установлен слабо реализуемый репродуктивный потенциал, семенная продуктивность отдельного побега относительно невелика. В антропогенно нарушенных сообществах продуктивность особей снижается более чем в два раза. Возобновление и поддержание численности особей в природных условиях осуществляется исключительно семенным путем. Сравнительный анализ морфологических характеристик A. apennina в различных эколого-ценотических условиях показал, что наиболее крупные особи развиваются в почти ненарушенных сообществах или испытывающих слабое антропогенное воздействие. Расположенные в окр. с. Коларово две особо охраняемые природные территории – ландшафтный памятник природы «Коларовские водно-болотные угодья» и ботанический памятник природы «Склон с реликтовой растительностью у с. Коларово» – занимают сравнительно небольшие площади и не способны охватить все места локализации редкого вида. На основе проведенных исследований даны рекомендации по охране адониса апеннинского на территории Томской обл.

Применение бактерий со сверхэкспрессией гена cadA для биоконверсии лизина в кадаверин

Анна Викторовна Ахова — 2024-03-22

Сконструирован штамм Escherichia coli со сверхэкспрессией гена cadA, кодирующего лизиндекарбоксилазу, и проведена оценка его способности конвертировать лизин в кадаверин в зависимости от рН среды. Клетки, сверхэкспрессирующие лизиндекарбоксилазу, получены на основе штамма E. coli BL21DE3, трансформированного плазмидой pET19b, несущей ген cadA из E. coli MC4100. Бактерии культивировали в 5 мл бульона LB при 37ºС без перемешивания, сверхэкспрессию cadA запускали добавкой 1 мМ изопропил-β-D-тиогалактопиранозида (при ОП₆₀₀=0.6), через 2 ч. клетки отмывали и переносили в среду с рН 7.4 или 4.0 с добавкой 5 г/л L-лизина гидрохлорида. Количество синтезированного кадаверина определяли методом ТСХ с предварительной дериватизацией дансилхлоридом. Максимальная скорость биоконверсии наблюдалась при культивировании клеток, сверхэкспрессирующих cadA в среде с рН 4.0 (2.8±0.7 ммоль кадаверина/г АСБ в час). Скорость биоконверсии в базовых условиях (рН 7.4, базовая экспрессия) была в 6.8 раз ниже. Конечная концентрация кадаверина при культивировании в среде с рН 7.4 и/или в условиях отсутствия сверхэкспрессии гена cadA составила 0.8–1 мМ, в условиях сверхэкспрессии гена в нейтральной среде накапливалось до 1.2 мМ кадаверина, а в кислой среде – 1.8 мМ.

Везикулы токсигенных штаммов холерных вибрионов О1 ЭЛЬ ТОР, их выделение и характеристика

Ольга Александровна Якушева — 2024-03-22

Установлено, что типичный штамм и геноварианты Vibrio cholerae О1 при культивировании в среде AKI на разных стадиях роста выделяют в окружающую среду везикулы наружных мембран. Методом осаждения сульфатом аммония получены препараты везикул и проведена их визуализация с помощью электронной микроскопии. С применением моноклональных антител и поликлонального антитоксического конъюгата установлено наличие липополисахарида и белков наружной мембраны OmpU и OmpT, а также холерного токсина в этих структурах. На модели культуры клеток двух линий CHO-К1 и HuTu 80 показано, что в присутствии везикул наблюдаются морфологические изменения клеток-мишеней характерные для холерного токсина. Полученные результаты дают основание предположить, что содержимое везикул наружных мембран зависит от стадии роста вибрионов, и продуцируемые ими биологически активные вещества способны вызывать повреждение клеток, тем самым провоцируя воспалительную реакцию клеток в организме хозяина.

Новые данные о фауне пауков (Arachnida: Araneae) Урала

Сергей Леонидович Есюнин — 2024-03-22

По новым материалам впервые для фауны Урала указываются четыре вида пауков. Один вид, Tegenaria lapicidinarum, найденный в экспозиции открытого грунта ботанического сада Пермкого государственного университета, рассматривается как новейший интродуцент. Три вида (Agyneta suecica, Entelecara flavipes и Neon valentulus) имеют в Зауралье самые восточные точки своих ареалов. Паук-бокоход Runcinia tarabayevi в лесостепном Зауралье имеет самую северную находку. Для трех малоизвестных видов — Agyneta suecica, Entelecara flavipes и Neon valentulus – проиллюстрированы диагностические признаки. Дан обзор пауков видовой группы Philodromus rufus, обитающих на Урале. Из трех отмеченных в литературе видов коллекционными материалами подтверждается обитание двух видов: P. aryy и P. vinokurovi. Оба вида переописаны и проиллюстрированы. Указание для фауны Урала вида P. rufus нуждается в подтверждении.

NK-клетки, предобработанные эстриолом и клетками комменсальной флоры, регулируют созревание Treg и Th17 из CD4+ лимфоцитов у больных рассеянным склерозом и здоровых доноров

Ирина Валерьевна Некрасова — 2024-03-22

Рассеянный склероз (РС) – это воспалительное хроническое заболевание центральной нервной системы, одним из патогенетических механизмов которого является иммуноопосредованная атака миелиновой оболочки нервных аксонов под управлением аутореактивных Т-клеток. NK-клетки, один из подтипов ILC клеток, обладают способностью регулировать аутоиммунные механизмы посредством продукции цитокинов или цитотоксического действия непосредственно против эффекторных клеток, таких как аутореактивные Т-клетки или антигенпрезентирующие клетки. В то же время они могут лизировать клетки микроглии, астроцитов и олигодендроцитов, что указывает на двойную функцию NK-клеток при РС. В данной работе исследовали влияние гормона беременности эстриола (Е₃) и комменсальной микрофлоры на способность NK-клеток модулировать уровень Т-регуляторных (Treg) и IL-17-продуцирующих (Th17) лимфоцитов больных рассеянным склерозом (РС) в сравнении со здоровыми донорами. Для активации NK-клеток использовались штаммы Ecsherichia coli K12 и Lactobacillus plantarum 8R-A3. Фенотип Treg и Th17 клеток оценивали методом проточной цитометрии с использованием окрашивания моноклональными антителами. Установлено, что NK-клетки, проинкубированные с Е₃ и E.coli, стимулируют образование Treg, а предобработка NK-клеток L. plantarum угнетает формирование Th17 из CD4⁺ лимфоцитов. В целом, регуляторные лимфоциты больных РС оказались более чувствительны к влиянию NK-клеток, чем клетки здоровых доноров.