Экологическая генетика

Обоснование. Кишечная микробиота — один из главных факторов иммунитета животных, в том числе рыб. Понимание таксономического и количественного состава микробиоты может являться ключом к усилению иммунитета рыб к бактериальным и грибковым инфекциям в аквакультуре и в перспективе позволит оптимизировать процессы управления рыбным хозяйством.

Цель исследования. Определить различия таксономического состава кишечного микробиома здоровых и пораженных сапролегниозом производителей чира (Coregonus nasus, Pallas, 1776) в условиях индустриального выращивания с помощью высокопроизводительного секвенирования.

Методы. Состав микробиоты кишечника определяли методами секвенирования нового поколения (NGS) и биоинформатики. Гематологический анализ проводили стандартными методами с использованием микроскопии.

Результаты. Представлены предварительные данные высокопроизводительного молекулярно-генетического скрининга видового разнообразия кишечной микробиоты здоровых и пораженных сапролегниозом особей чира C. nasus в период нереста. Показан гематологический профиль, позволяющий достоверно установить клинические индивидуальные различия здоровых рыб и рыб с поражениями сапролегнией. Определены различия в таксономическом и количественном составе кишечного микробиома чира.

Заключение. Для рыб с клиническими признаками сапролегниоза определено доминирование бактерий филы Proteobacteria (в среднем 45,3%). У здоровых рыб доли представителей филы Proteobacteria, Firmicutes и Actinobacteriota были близки (26,67–30,27%).

Обоснование. В настоящее время во всем мире уделяется большое внимание изучению микробиома хлебопекарных заквасок спонтанного брожения. Однако таксономическая структура микробиома российских заквасок спонтанной ферментации остается недостаточно изученной с применением метагеномных методов, несмотря на важную роль микробиома в обеспечении качества и безопасности хлеба.

Цель исследования. Изучение динамики микробных сообществ российских заквасок спонтанного брожения в процессе их длительного ведения.

Методы. Объектами исследования были восемь заквасок спонтанного брожения: четыре густые ржаные и четыре жидкие ржаные без заварки. Для приготовления заквасок были использованы четыре партии ржаной муки разных сортов («обойная» и «обдирная»). Состав микробных сообществ определяли с помощью высокопроизводительного секвенирования фрагментов гена 16S рРНК.

Результаты. Было показано, что в процессе последовательных освежений заквасок доля протеобактерий уменьшается, а доля Firmicutes увеличивается. Изменения в составе бактериальных сообществ совпали со снижением рН заквасок, а также значительным изменением запаха заквасок с неприятного гнилостного на выраженный заквасочный. В зрелых заквасках преобладали представители Firmicutes, преимущественно представленные молочнокислыми бактериями семейства Lactobacillaceae. Было обнаружено, что в процессе последовательных освежений заквасок водно-мучными питательными смесями происходят значительные изменения таксономической структуры микробиома заквасок на уровне семейства Lactobacillaceae. Так, относительная численность родов Latilactobacillus, Levilactobacillus, Lactiplantibacillus, Weissella, Pediococcus, Leuconostoc, Lactococcus, Enterococcus, характерных для молодых заквасок спонтанного брожения, снижается, при одновременном увеличении доли Fructilactobacillus и Companilactobacillus в густых заквасках, Limosilactobacillus и Fructilactobacillus в жидких заквасках без заварки. Лактобациллы Fructilactobacillus sanfranciscensis и Companilactobacillus sp. доминировали в зрелых густых ржаных заквасках, Limosilactobacillus pontis — в жидких ржаных заквасках без заварки на обдирной муке, а на обойной муке — L. pontis и F. sanfranciscensis.

Заключение. В результате проведенных исследований статистически значимых различий в альфа- и бета-разнообразии между заквасками, выведенными с использованием разных сортов и партий муки, выявлено не было. Показано, что параметры ведения российских заквасок (влажность, температура), которые отличаются от принятых за рубежом, оказывают решающее влияние на формирование микробиома заквасок спонтанного брожения на уровне видов лактобацилл.

Обоснование. Большинство наземных растений образуют симбиоз с грибами арбускулярной микоризы. Aрбускулярная микориза способствует существенному усилению роста растений и их адаптации к стресс-факторам биотической и абиотической природы. Грибы арбускулярной микоризы помогают растениям усваивать минеральные вещества, улучшают водное питание растения-хозяина. При этом регуляция и транспорт воды в растениях во многом определяется работой аквапоринов. Специфичность экспрессии генов этих транспортеров у разных видов растений и в разных тканях до конца не изучена.

Цель исследования. Оценка влияния микоризации люцерны хмелевидной грибом арбускулярной микоризы на экспрессию генов аквапоринов в корнях в условиях засухи на раннем и позднем этапах развития симбиоза.

Методы. В исследовании использована селектированная авторами сильноотзывчивая на микоризацию линия MlS-1 Medicago lupulina. Для микоризации использован эффективный штамм RCAM00320 Rhizophagus irregularis. Растения поливали ежедневно по 0,6 объема полной влагоемкости, но в течение недели до фиксации результатов создавались условия дефицита воды — 0,4 объема полной влагоемкости. Учет растений проведен на 24-е и 48-е сутки от посадки и инокуляции. Тотальная РНК из корней растений выделена с применением тризольного метода с модификациями. Для анализа уровней экспрессии было выбрано 33 гена аквапоринов. Изменения экспрессии генов оценены с помощью метода полимеразной цепной реакции в реальном времени.

Результаты. Было показано, что ключевыми генами, задействованными в механизме адаптации микоризованных растений к засухе, могут быть гены аквапоринов NIP и TIP, а именно: MlNIP1;2, MlNIP1;3, MlNIP1;5, MlNIP4;1, MlNIP4;2 (главным образом в фазу развития второго листа) и MlTIP1;1, MlTIP1;4, MlTIP2;1, MlTIP2;2, MlTIP2;3, MlTIP3;1, MlTIP4;1, MlTIP5;1 (главным образом в фазу цветения) в микробно-растительных системах «M. lupulina + R. irregularis». В исследовании для выбора целевых генов были использованы полученные ранее данные по транскриптому M. lupulina.

Заключение. Выявлены гены, задействованные в развитии эффективного симбиоза растений с грибами арбускулярной микоризы в условиях засухи. Новые сведения о механизмах формирования эффективного симбиоза имеют практическое значение для разработки высокопродуктивных микробно-растительных систем, что позволит перейти от интенсивных агротехнологий к биологическому земледелию с получением экологически безопасных продуктов.

Нестабильные хромосомные аберрации являются ключевыми показателями повреждений генома, вызванных радиационными и химическими факторами. Несмотря на значительное количество публикаций, отсутствует обобщенная картина распространенности нестабильных хромосомных аберраций среди населения, особенно среди групп повышенного риска, связанных с промышленной деятельностью, экологическими загрязнениями и чрезвычайными ситуациями. Результаты исследования имеют важное значение для объективной оценки последствий крупных аварий, техногенных катастроф и изменения экологической обстановки, оказывающих влияние на состояние здоровья человека. Проведен поиск литературных источников, содержащих данные о динамике частоты нестабильных хромосомных аберраций у людей, подвергшихся воздействию радиационного и химических факторов. Рассмотрена частота нестабильных хромосомных аберраций у неэкспонированных лиц, составляющих группу сравнения для экспонированных лиц в разных регионах России и некоторых зарубежных странах. Исследования охватывают широкий временной промежуток, включая как кратковременные, так и долговременные эффекты воздействий, а также анализ различных ситуаций радиационного и хронического химического воздействия. Представлены сравнительные данные частоты нестабильных хромосомных аберраций в контрольных и экспонированных группах, демонстрирующие различные паттерны реагирования организма на внешние мутагены. Подчеркнута сохраняющаяся необходимость оценки хромосомных аберраций, возникающих у людей под воздействием как радиационных, так и химических факторов. Отмечена важность разработки единых стандартов классификации и измерения нестабильных хромосомных аберраций для улучшения точности и сопоставимости результатов исследований.

Окислительный стресс — важный фактор развития и прогрессирования синдрома поликистозных яичников. Он приводит к метаболическим нарушениям, системному воспалению и дисфункции яичников. Избыточная продукция активных форм кислорода в сочетании со снижением антиоксидантной защиты усугубляет инсулинорезистентность, гиперандрогению и приводит к нарушению фолликулогенеза. Генетические варианты генов антиоксидантов дополнительно влияют на этот дисбаланс, формируя индивидуальную предрасположенность к синдрому. В данном обзоре обобщена роль ключевых генов антиоксидантной защиты, включая SOD2, GPX1, GPX4, CAT и PON1, рассмотрена их ассоциация с риском развития синдрома поликистозных яичников и клиническими исходами. Такой полиморфизм, как rs4880 гена SOD2 и rs713041 гена GPX4, демонстрирует относительно устойчивую ассоциацию с синдромом поликистозных яичников, в то время как другие варианты указывают на популяционно-специфические эффекты. Интеграция генетического тестирования, клинических маркеров и данных об образе жизни может способствовать разработке протоколов прецизионной терапии синдрома поликистозных яичников, что в конечном итоге улучшит фертильность, метаболическое здоровье и качество жизни у женщин с этим заболеванием. Разработка протоколов прецизионной терапии данного синдрома с учетом данных генетического тестирования и образа жизни поможет улучшить репродуктивное и метаболическое здоровье женщин с поликистозом яичников.

Биологическая концепция «стресса», изложенная в работах Г. Селье, создала целое научное направление. Она играла и продолжает играть большую роль в развитии биомедицинских исследований. Научный прогресс ведет к наполнению термина «стресс» новым биологическим содержанием на разных уровнях изучения. При этом неоправданное расширение часто ведет к размытию понятия, засорению «криптическими» терминами, усложняющими понимание явления. В статье проанализированы некоторые моменты, затрудняющие или искажающие научное содержание термина «стресс». Представляется целесообразным рассматривать стресс как неспецифический маркер повреждения организма. Его не следует использовать для описания различных неспецифических изменений, вызванных рутинным напряжением, которое постоянно испытывает любой живой организм. С генетической точки зрения предложено трактовать явление стресса как состояние, возникающее при невозможности организма адаптироваться в пределах его нормы реакции, определяемой генотипом. Индуцированную различными факторами дестабилизацию (особенно структурную) генома млекопитающих следует расценивать как неотъемлемый признак перенапряжения организма и звено формирования стресса. Попытки приспособиться на геномном уровне ведут к изменениям скорости и направления эволюционного процесса. Предлагается дифференцировать стресс с учетом классификации живых организмов и уровня изучаемых изменений.