AGRIS - 

Data provenance by Country

2024

Евстигнеев, Эдуард Иванович

В обзоре рассмотрены изменения представлений о биосинтезе, строении и функциях лигнина в растениях, начиная от ранних упоминаний и до настоящего времени. Представлены альтернативные точки зрения на процесс биосинтеза лигнина, его пространственную и надмолекулярную структуру, характер лигноуглеводных связей. Особое место в обзоре занимают результаты исследований лигнина с целью снижения его содержания и изменения состава мономерных звеньев методами генной инженерии. Сопоставление строения лигнинов, выделенных из трансгенных и мутантных деревьев, а также травянистых растений, показало, что биосинтез лигнина пластичен и в нем могут участвовать, помимо канонических монолигнолов (кониферилового, синапового и кумарового спиртов), и другие фенольные соединения. Исследование так называемых «стрессовых лигнинов» показало, что лигнин играет важную роль в защите растений от неблагоприятных воздействий окружающей среды: механических повреждений, засухи, низких температур, патогенов и др. Результаты исследований генной модификации лигнина позволили наметить программу направленной модификации процесса биосинтеза с целью получения дизайнерских лигнинов, т.е. лигнинов с заданными свойствами. В эту группу входят и так называемые zip-лигнины. Они отличаются наличием сложноэфирных связей междуфенилпропановыми единицами. Отмечается, что, проводя исследования в области генной инженерии, необходимо искать компромисс между улучшением перерабатываемости растительного сырья за счет модификации лигнина и жизнеспособностью трансгенных растений. | The review considers changes in ideas about the biosynthesis, structure and functions of lignin in plants, starting from early mentions and up to the present. Alternative points of view on the process of lignin biosynthesis, its spatial and supramolecular structure, and the nature of lignincarbohydrate bonds are presented. A special place in the review is occupied by the results of studies of lignin modification with the aim of reducing the content and changing the composition of monomer units by genetic engineering methods. Comparison of the structure of lignins isolated from transgenic and mutant trees, as well as herbaceous plants, showed that lignin biosynthesis is plastic and, in addition to canonical monolignols (coniferyl, synapic, and coumaric alcohols), other phenolic compounds can also participate in it. The study of the so-called "stress lignins" showed that lignin plays an important role in protecting plants from adverse environmental influences: mechanical damage, drought, low temperatures, pathogens, etc. The results of studies of the genetic modification of lignin made it possible to outline a program for directed modification of the biosynthesis process in order to obtain designer lignins, i.e. lignins with desired properties. This group also includes the so-called zip-lignins. They are distinguished by the presence of ester bonds between phenylpropane units. It is noted that, when conducting research in the field of genetic engineering, it is necessary to find a compromise between improving the processing of plant materials due to the modification of lignin and the viability of transgenic plants.

Show more [+]

Less [-]

Altai State University - Russian Federation

2024

Евстигнеев, Эдуард Иванович

В обзоре рассмотрены изменения представлений о биосинтезе, строении и функциях лигнина в растениях, начиная от ранних упоминаний и до настоящего времени. Представлены альтернативные точки зрения на процесс биосинтеза лигнина, его пространственную и надмолекулярную структуру, характер лигноуглеводных связей. Особое место в обзоре занимают результаты исследований лигнина с целью снижения его содержания и изменения состава мономерных звеньев методами генной инженерии. Сопоставление строения лигнинов, выделенных из трансгенных и мутантных деревьев, а также травянистых растений, показало, что биосинтез лигнина пластичен и в нем могут участвовать, помимо канонических монолигнолов (кониферилового, синапового и кумарового спиртов), и другие фенольные соединения. Исследование так называемых «стрессовых лигнинов» показало, что лигнин играет важную роль в защите растений от неблагоприятных воздействий окружающей среды: механических повреждений, засухи, низких температур, патогенов и др. Результаты исследований генной модификации лигнина позволили наметить программу направленной модификации процесса биосинтеза с целью получения дизайнерских лигнинов, т.е. лигнинов с заданными свойствами. В эту группу входят и так называемые zip-лигнины. Они отличаются наличием сложноэфирных связей междуфенилпропановыми единицами. Отмечается, что, проводя исследования в области генной инженерии, необходимо искать компромисс между улучшением перерабатываемости растительного сырья за счет модификации лигнина и жизнеспособностью трансгенных растений. | The review considers changes in ideas about the biosynthesis, structure and functions of lignin in plants, starting from early mentions and up to the present. Alternative points of view on the process of lignin biosynthesis, its spatial and supramolecular structure, and the nature of lignincarbohydrate bonds are presented. A special place in the review is occupied by the results of studies of lignin modification with the aim of reducing the content and changing the composition of monomer units by genetic engineering methods. Comparison of the structure of lignins isolated from transgenic and mutant trees, as well as herbaceous plants, showed that lignin biosynthesis is plastic and, in addition to canonical monolignols (coniferyl, synapic, and coumaric alcohols), other phenolic compounds can also participate in it. The study of the so-called "stress lignins" showed that lignin plays an important role in protecting plants from adverse environmental influences: mechanical damage, drought, low temperatures, pathogens, etc. The results of studies of the genetic modification of lignin made it possible to outline a program for directed modification of the biosynthesis process in order to obtain designer lignins, i.e. lignins with desired properties. This group also includes the so-called zip-lignins. They are distinguished by the presence of ester bonds between phenylpropane units. It is noted that, when conducting research in the field of genetic engineering, it is necessary to find a compromise between improving the processing of plant materials due to the modification of lignin and the viability of transgenic plants.

Show more [+]

Less [-]

Altai State University - Russian Federation

2023

Pozhidaeva, E.A. | Popov, E.S. | Dymovskikh, Ya.A. | Grebennikova, M.S. | Durova, Yu.V.

Natural polysaccharides are waste products of probiotic microorganisms formed during biomass synthesis. They have good prospects as ingredients for sustainable and functional food production. Polysaccharides increase the adhesive activity of lacto- and bifidobacteria on the mucous surfaces of the gastrointestinal tract. In addition, they improve the anticarcinogenic, antiviral, and immunomodulatory properties of probiotic products. Conditions that are unfavorable for microbial biomass growth are known to stimulate the synthesis of moisture-binding metabolites by probiotic microorganisms. This research featured the activity of exopolysaccharide synthesis by a probiotic consortium, which involved Streptococcus thermophilus, Bifidobacterium bifidum, B. longum, B. adolescentis, B. breve, Lactobacillus acidophilus, L. plantarum, L. fermentum. The temperature modes combined stages of optimal and non-optimal conditions for microbial development at (47 ± 2) deg. C or (32 ± 2) deg. C, which intensified the synthesis of moisture-binding polysaccharide metabolites. The optimal concentration of probiotic microorganisms was 108 CFU/g: it resulted in an effective concentration of lactic acid, which ensured acid coagulation of proteins in the cultivated mix. The optical density was 632–643 A while the concentration of exopolysaccharides was 87.5–89.5 mcg/mL. The maximal synthesis of moisture-binding metabolites corresponded to a two-stage cultivation process at (32 ± 2) deg.C for 4–5 h and (40 ± 2) deg.C for 4–5 h, followed by cooling to (4 ± 2) deg. C. | В развитии пищевых технологий актуально расширение возможности применения естественных полисахаридов – продуктов жизнедеятельности пробиотических микроорганизмов, образующихся в процессе синтеза биомассы. Они повышают адгезионную активность лакто- и бифидобактерий на слизистых поверхностях желудочно-кишечного тракта и способствуют формированию антиканцерогенных, противовирусных и иммуномодулирующих свойств пробиотических продуктов. Cинтез влагосвязывающих метаболитов пробиотическими микроорганизмами активируется при неблагоприятных условиях для роста биомассы. Проведены экспериментальные исследования активности синтеза экзополисахаридов консорциумом пробиотических микроорганизмов на основе Streptococcus thermophilus, Bifidobacterium bifidum, B. longum, B. adolescentis, B. breve, Lactobacillus acidophilus, L. plantarum, L. fermentum. Изучены температурные режимы культивирования на основе комбинирования этапов оптимальных и неоптимальных условий для развития микроорганизмов, соответствующих варьированию температуры в диапазоне более высоких (47 ± 2) град. С или более низких значений (32 ± 2) град. С, с целью интенсификации синтеза влагосвязывающих метаболитов полисахаридной природы. Установлена возможность достижения концентрации молочной кислоты, достаточной для кислотной коагуляции белков культивируемой смеси, концентрации пробиотических микроорганизмов на уровне не менее 10E8 КОЕ/г. Приведены результаты исследований оптической плотности в диапазоне 632–643 А и концентрации экзополисахаридов для образцов биомасс консорциума лакто- и бифидобактерий в пределах и 87,5–89,5 мкг/мл (соответственно 273–277 А и 37,5–38,5 мкг/мл в контрольном образце). Максимальная активность синтеза влагосвязывающих метаболитов соответствует двухстадийному процессу культивирования при температурных воздействиях (32 ± 2) град. С (4–5 ч), (40 ± 2) град. С (4–5 ч) с последующим охлаждением до (4 ± 2) град. С.

Show more [+]

Less [-]

Central Scientific Agricultural Library - Russian Federation

2022

Marchenok, M.V. | Rochin, E.O. | Palagina, M.V. | Tekut'eva, L.A.

Modern technologies to produce vitamins B2 (riboflavin) and B12 (cyanocobalamin), involving the use of various producer strains or chemical synthesis are analyzed. The shortcomings of the chemical synthesis of vitamins and the difficulties that arise when using biotechnological synthesis are revealed. Based on the conducted studies, a schematic diagram of the biosynthesis of vitamins based on strains of Bacillus subtilis (to produce B2) and Pseudomonas denitrificans (to produce B12) is proposed. Nutritional media for growing strain cultures and fermentation are sterilized at t 121 deg. C for 20 min. The growing up of cultures is carried out at t 34-38 deg. C and aeration for 24 h (stirring mode 60-120 rpm). The grown-up cultures are transferred to media for fermentation, which is carried out at t 34-38 deg. C for 3-5 days (stirring mode 20-60 rpm). In the production of vitamin B2, further separation of the liquid fraction, isolation, and purification (sorption and recovery) of vitamin B2, its concentration and crystallization are carried out. In the production of vitamin B12 the fermentation is followed by separation and hydrolysis of cellular biomass, chromatographically isolation and purification of the vitamin, concentration of the collected fractions and crystallization. The introduction of the developed technologies will expand the production of vitamins B2 and B12 in the conditions of Russian enterprises. | Проанализированы современные технологии производства витаминов B2 (рибофлавин) и B12 (цианокобаламин), предусматривающие использование различных штаммов-продуцентов или химического синтеза. Выявлены недостатки химического синтеза витаминов и сложности, возникающие при использовании биотехнологического синтеза. На основании проведенных исследований предложена принципиальная схема биосинтеза витаминов на основе штаммов Bacillus subtilis (для производства B2) и Pseudomonas denitrificans (для производства B12). Питательные среды для подращивания культур штаммов и ферментации стерилизуют при t 121 град. C в течение 20 мин. Подращивание культур ведут при t 34-38 град. C и аэрации в течение 24 ч (режим перемешивания 60-120 об/мин). Подрощенные культуры переносят в среды, предназначенные для ферментации, которую проводят при t 34-38 град. C в течение 3-5 сут (режим перемешивания 20-60 об. мин). При производстве витамина B2 далее осуществляют сепарацию и отделение жидкой фракции, выделение и очистку (сорбция и воcстановление) витамина B2, его концентрирование и кристаллизацию. При производстве витамина B12 после ферментации проводят сепарацию и гидролиз клеточной биомассы, хроматографически выделяют и очищают витамин, проводят концентрирование собранных фракций и кристаллизацию. Внедрение разработанных технологий расширит возможности производства витаминов B2 и B12 в условиях российских предприятий.

Show more [+]

Less [-]

Central Scientific Agricultural Library - Russian Federation

2022

Ostrenko, K.S. | Galochkina, V.P. | Kut'in, I.V. | Kol'tsov, K.S. | Gavrikov, A.S.

The final product of protein catabolism is ammonia, which has a depressant effect on neurons. The neutralization of ammonia in mammals occurs in the ornithine cycle (OC), the regulation of liver OC activity is carried out mainly at the level of carbamoylphosphate synthetase, which is inactive in the absence of an allosteric activator, N-acetylglutamate (NAG), its synthetic non-metabolizable analogue is N-carbamoylglutamate (NCG). The Krebs cycle is coupled to OC through a common substrate, arginine succinate, so the effects of ammonia neutralization, the processes of amino acids and energy metabolism are largely interrelated. The purpose of the study is to evaluate the effectiveness of the use of NCG supplement to optimize metabolic processes and to neutralize ammonia in suckling piglets. The experiment was carried out on 2 groups of piglets, 12 heads in each, formed at the age of 8 days. An aqueous solution of the drug was given to the experimental group at a dose of 10 mg/kg of body weight, once a day. The duration of feeding the supplement was 32 days, the average daily gain in live weight was determined at weaning at the age of 40 days. At the end of feeding the supplement, on 30th day from the start of the experiment, the blood serum levels of ammonia and urea were decreased (P less than 0.05), concentration of arginine (P less than 0.05), triacylglycerols (P less than 0.05) and daily live weight gains (P less than 0.05) were increased in comparison with the control group. It has been concluded that the use of the NCG supplement contributes to an increase in the production of endogenous arginine, the neutralization of ammonia formed in metabolic processes, and the saving of metabolic energy costs for the binding of ammonia in the urea formation cycle. | Конечным продуктом катаболизма белка является аммиак, который оказывает угнетающее воздействие на нейроны. Обезвреживание аммиака у млекопитающих происходит в орнитиновом цикле (ОЦ), регуляция активности ОЦ печени осуществляется в основном на уровне карбамоилфосфатсинтетазы, которая малоактивна в отсутствие аллостерического активатора - N-ацетилглутамата (NAG), а синтетический неметаболизируемый аналог NAG - N-карбамоилглутамат (NКГ). Цикл Кребса сопряжён с ОЦ через общий субстрат - аргининсукцинат, поэтому эффекты нейтрализации аммиака, процессы аминокислотного и энергетического обмена в значительной степени взаимосвязаны. Цель исследования - оценить эффективность применения добавки NКГ для оптимизации обменных процессов и нейтрализации аммиака у поросят-сосунов. Опыт проведен на двух группах поросят, по 12 голов в каждой, сформированных в возрасте 8 сут. Водный раствор препарата выпаивали опытной группе в дозе 10 мг/кг массы тела однократно ежедневно. Продолжительность скармливания добавки 32 сут, среднесуточный прирост живой массы определяли при отъёме в возрасте 40 сут. По окончании скармливания добавки в опытной группе на 30-е сут от начала опыта выявлено снижение в плазме крови содержания аммиака (Р меньше 0,05) и мочевины, увеличение концентрации аргинина (Р меньше 0,05), триацилглицеролов (Р меньше 0,05) и среднесуточных приростов живой массы (Р меньше 0,05) в сравнении с контрольной группой. Заключили, что применение добавки NКГ способствует повышению продукции эндогенного аргинина, нейтрализации аммиака, образующегося в метаболических процессах, а также экономии затрат метаболической энергии на связывание аммиака в цикле мочевинообразования.

Show more [+]

Less [-]

Central Scientific Agricultural Library - Russian Federation

2022

Kuz'micheva, T.P. | Marinicheva, E.A. | Fomenko, I.A. | Bel'skij, I.D.

Lactic acid (LA) is finding increasing use in a variety of industries, but the high costs of nutrient media components in the production are holding back constrain the expansion of its market. Corn extract as the only source of organic nitrogen and growth factors can reduce the cost of еруproduction without a significant change in other cultivation parameters. The object of the study was a strain of Lactiplantibacillus plantarum subsp. plantarum B-4487, which on a standard MRS medium produced 123 g/L of LA, 95% of which is represented by the L-isomer, in 24 hours with an average and maximum productivity of 4.35 and 6.38 g/L*h respectively. As a result, a cultivation scheme was proposed in which LA biosynthesis in the stationary phase of growth occurs at an average rate of 3 g/L*h, conversion of sugars is just over 90% in 72 hours, and accumulation of LA and its salts in the culture fluid averages 90–100 g/L, which is less than the parameters recorded when culturing on the most suitable MRS medium for lactobacilli, but is justified in terms of the nutrient medium cost. It was possible to replace all the components being organic nitrogen sources with corn extract. The provided scheme can be further modified by using a more accessible and cheaper carbon source such as waste from agricultural production as a substitute for pure glucose used in this work. In addition, this scheme can be improved by returning biomass to the fermenter using membrane filters. The results of the work can be applied at the LA producing plants. | Молочная кислота (МК) находит все большее применение в различных отраслях промышленности, но высокие затраты на компоненты питательных сред при производстве сдерживают расширение ее рынка. Кукурузный экстракт в качестве единственного источника органического азота и ростовых факторов способен снизить себестоимость производства МК без существенного изменения других параметров культивирования. Объектом исследования был штамм Lactiplantibacillus plantarum subsp. plantarum B-4487, который на стандартной среде MRS выработал 123 г/л МК, 95% которой представлено L-изомером, за 24 ч со средней и максимальной производительностью 4,35 и 6,38 г/л*ч соответственно. На основе результатов исследования предложена схема культивирования, при которой биосинтез МК в стационарной фазе роста происходит со средней скоростью 3 г/л*ч, конверсия сахаров составляет чуть больше 90% за 72 ч, а накопление МК и ее солей в культуральной жидкости в среднем достигает 90–100 г/л. Это меньше по сравнению с параметрами, зафиксированными при культивировании на эталонной для лактобацилл среде MRS, но является оправданным с точки зрения стоимости питательной среды. При этом удалось заменить все компоненты – источники органического азота на кукурузный экстракт. Разработанная схема может быть в дальнейшем модифицирована за счет использования более доступного и дешевого источника углерода – отхода с.-х. производства - для замены чистой глюкозы, использованной в данной работе. Кроме того, предложенная схема может быть улучшена путем возврата биомассы в ферментер с использованием мембранных фильтров. Результаты работы могут быть применены на заводах по производству МК.

Show more [+]

Less [-]

Central Scientific Agricultural Library - Russian Federation

2022

Popov, V.G. | Aksent'eva, V.V.

The purpose of the research is to develop a method for obtaining polyphenolic compounds from plant raw materials in callus cell culture. The research objects were berries and leaves of common lingonberry (Vaccinium vitis-idaea L.) 'Kostromichka' and marsh cranberry (Oxycoccus palustris Pers.) 'Alaya zapovednaya' collected in the Arctic territory of the Yamalo-Nenets Autonomous District and in the south of the Tyumen region. Leaves of young annual shoots acted as explants. The following culture media (CM) were used to increase the content of polyphenolic compounds in the culture: Murashige and Skoog (CM1); Anderson (CM2); experimental one (CM3) based on a decoction of wheat bran, potato pulp, brewer's grains, beet pulp, whey, CaCl2, vitamins C and B2, sucrose, phytohormones. Callusogenesis in lingonberry and cranberry leaf cell cultures was induced by cultivation in the light. The coefficient of callusogenesis in lingonberry and cranberry cell cultures was 52.8 and 47.2%, respectively, when cultivated on CM1; 62.4 and 57.4% at CM2; 42.2 and 45.1% at CM3. The maximum accumulation of callus matter/polyphenolic compounds occurred on days 35–37 due to the use of CM2. It has been established that in the absence of hormonal preparations, callusogenesis does not occur. The increase in polyphenolic compounds in the callus matter on CM1 ranged from 0.8 to 2.2 mg/100 g; on CM2 - from 0.9 to 4.5; on CM3 - from 0.5 to 1.2 mg/100 g. The physicochemical parameters of extracts obtained from the dried biomass of callus cultures are given. The results of the study showed that the content of polyphenolic compounds depended on the presence of the cytokinin hormone in CMs. Dried callus matter due to the high content of polyphenolic compounds can be used for inclusion in the composition of complex food supplements. | Цель исследований – разработка способа получения полифенольных соединений из фитосырья в каллусной культуре клеток. Объектами исследований являлись ягоды и листья брусники обыкновенной (Vaccinium vitis-idaea L.) сорта Костромичка и клюквы болотной (Oxycoccus palustris Pers.) сорта Алая заповедная, собранные на арктической территории Ямало-Ненецкого АО и на юге Тюменской области. В качестве эксплантов выступали листья молодых однолетних побегов. Для увеличения содержания полифенольных соединений в культуре использовали питательные среды (ПС): Мурасиге – Скуга (ПС1); Андерсона (ПС2); экспериментальную, на основе отвара пшеничных отрубей картофельной мезги, пивной дробины, свекловичного жома, молочной сыворотки, СаCl2, витаминов С и В2, сахарозы, фитогормонов (ПС3). Каллусогенез в культуре клеток листьев брусники и клюквы индуцировали культивированием на свету. Коэффициент каллусогенеза в культурах клеток брусники и клюквы составил, соответственно, 52,8 и 47,2% при культивировании на ПС1; 62,4 и 57,4% на ПС2; 42,2 и 45,1% на ПС3. Максимум накопления каллусных масс/полифенольных соединений приходился на 35–37 сутки при росте на ПС2. Установлено, что при отсутствии гормональных препаратов каллусогенез не происходит. Прирост полифенольных соединений в каллусной массе на ПС1 составил от 0,8 до 2,2 мг/100 г; на ПС2 - от 0,9 до 4,5; на ПС3 – от 0,5 до 1,2 мг/100 г. Приведены физико-химические показатели экстрактов, полученных из высушенной биомассы каллусных культур. Результаты исследования показали, что содержание полифенольных соединений зависело от присутствия гормона цитокинина в ПС. Высушенные каллусные массы благодаря высокому содержанию полифенольных соединений можно использовать для включения в состав комплексных пищевых добавок.

Show more [+]

Less [-]

Central Scientific Agricultural Library - Russian Federation

2022

M. A. Vishnyakova | E. A. Krylova | М. А. Вишнякова | Е. А. Крылова

Люпин узколистный (Lupinus angustifolius L.) называют культурой нереализованных возможностей. Продовольственный и кормовой потенциал вида не используется в полном масштабе из-за наличия в растениях хинолизидиновых алкалоидов (ХА) – вторичных метаболитов, которые придают горечь семенам и токсичны для людей и животных. Созданные за последние 50-60 лет сорта с низким содержанием ХА (“сладкие”) оказались более подвержены повреждениям со стороны сосущих насекомых и переносимых ими вирусов, чем высокоалкалоидные (“горькие”). На основе стремительно развивающихся геномных и транскриптомных ресурсов люпина узколистного выявлены молекулярно-генетические детерминанты биосинтеза алкалоидов в растениях и особенности этого биосинтеза: алкалоиды образуются в вегетативных органах растения и затем транспортируются в семена. Эти факты дали основание предложить создание “горько-сладких” форм с высоким содержанием алкалоидов в вегетативных частях растения, что позволяет снизить атаки патогенов, и минимальным в семенах. В настоящем обзоре обобщены имеющиеся предпосылки получения таких форм люпина узколистного на основе современных научных достижений. Приведены сведения о создании насыщенных генетических карт вида, в которые интегрирован локус iucundus (iuc), определяющий общее низкое содержание алкалоидов в семенах и используемый в селекционных программах. Секвенирование нового поколения позволило идентифицировать ген RAP2-7, кодирующий фактор транскрипции APETALA2/ETHYLENE RESPONSE FACTOR, сцепленный с локусом iuc и расположенный в области с главными QTLs, влияющими на состав ХА. Это вероятный ген-кандидат регуляции содержания алкалоидов в семенах люпина узколистного. Стали известны начальные этапы биосинтеза ХА и регулирующие его факторы. Осуществлены две эталонные сборки генома люпина узколистного. Все эти достижения представляют собой весомый ресурс для создания форм люпина узколистного, отсутствующих в природе, т.е. с высоким содержанием алкалоидов в вегетативной массе и низким в семенах. | The narrow-leafed lupinе (Lupinus angustifolius L.) is considered as a crop of untapped opportunities. The food and forage potential of the species is not fully exploited due to the presence of quinolizidine alkaloids (QA) in plants, which are secondary metabolites that make the seeds bitter and toxic to humans and animals. Varieties with a low content of QA (“sweet” varieties) created over the last 50-60 years turned out to be more susceptible to damage by sucking insects and insect-transmitted viruses than high alkaloid ones (“bitter” varieties). Based on the rapidly developing genomic, transcriptomic and metabolomic profiling of the species, some molecular determinants and features of alkaloid biosynthesis in narrow-leafed lupinе plants have been identified: alkaloids are formed in the vegetative organs of the plant and then transported to the seeds. This information substantiated the creation of “bitter-sweet” forms with a high content of alkaloids in the vegetative parts of the plant, which would make it possible to reduce the attack of pathogens, and a minimal content of alkaloids in the seeds. This review summarizes the existing prerequisites for obtaining such forms of narrow-leafed lupinе on the basis of the available scientific developments. Information on the creation of saturated genetic maps of the species, in which the iucundus (iuc) locus determining the overall low alkaloid content in seeds is integrated and is used in breeding programs. The use of the new generation sequencing allowed the identification of the RAP2-7 gene, encoding the transcription factor APETALA2/ETHYLENE RESPONSE FACTOR, which is coupled to the iuc locus and located in the area with the main QTLs that affect the composition of the QA. It is a likely candidate gene for regulating alkaloid content in narrow-leafed lupinе seeds. The initial stages of QA biosynthesis and its regulatory factors have been revealed. Two reference assemblies of the genome of narrow-leafed lupinе have been carried out. All these achievements constitute a valuable resource for the creation of forms of narrow-leafed lupinе with a high content of alkaloids in the vegetative mass and low in the seeds, which are absent in nature.

Show more [+]

Less [-]

N.I. Vavilov All-Russian Institute of Plant Genetic Resources - Russian Federation

2022

М.А. Гусакова | К.Г. Боголицын | А.А. Красикова | Н.В. Селиванова | С.С. Хвиюзов | Н.А. Самсонова

В настоящее время выращивание сеянцев основных лесохозяйственных пород осуществляют в тепличных комплексах, производя посадочный материал с закрытой корневой системой. В связи с особенностями данного процесса возникает вопрос об устойчивости получаемого посадочного материала к условиям окружающей среды. На рост и развитие сеянцев при многоротационных схемах выращивания будут влиять как тепличные условия, так и условия площадки закаливания. В связи с этим оценка готовности посадочного материала к переносу в открытый грунт становится актуальной научной задачей. С химической точки зрения одними из наиболее подходящих индикаторов для такой оценки являются вторичные метаболиты – конечные продукты биосинтеза. Цель исследования – изучение химических маркеров формирования древесного вещества как критериев завершения годичного цикла развития сеянцев (при летних сроках посева) и их готовности к вынесению в открытый грунт. Сосна обыкновенная – наиболее подходящий модельный объект для проведения исследований, поскольку она – типичный представитель хвойных лесов и имеет обширный ареал произрастания, а также высокий адаптационный потенциал. На ранних этапах развития сеянцы сосны, как правило, характеризуются повышенной чувствительностью к действию окружающей среды. Для анализа процессов биосинтеза основных компонентов древесной ткани применяли физико-химические методы. Исследована сезонная динамика фенольных соединений в отдельных частях однолетних сеянцев сосны обыкновенной. Выявлено: в момент выноса на площадку закаливания растения адаптируются к новому для них температурному режиму. Это выражается в снижении содержания низкомолекулярных фенольных соединений, препятствующих развитию неконтролируемых окислительных процессов, запускающихся под воздействием неблагоприятных и стрессовых условий среды. Обнаружено, что изменение уровня кониферилового спирта как предшественника макромолекулярных структур лигнина древесины является маркером лигнификации при вегетации растений. В качестве критериев завершения годичного цикла формирования сеянца и его готовности к высаживанию в естественную среду могут выступать содержание фенольных соединений (не менее 120–140 мг/г Сорг) и активность пероксидазы в «хвое» (0,1–0,3 ед. активности). Для цитирования: Гусакова М.А., Боголицын К.Г., Красикова А.А., Селиванова Н.В., Хвиюзов С.С., Самсонова Н.А. Характеристика формирования древесного вещества при выращивании сеянцев сосны обыкновенной с использованием химических маркеров // Изв. вузов. Лесн. журн. 2022. № 1. С. 36–48. DOI: 10.37482/0536-1036-2022-1-36-48 | Currently, seedlings of the main silvicultural species are grown in greenhouses by the technology of ball-rooted planting material production. The process features raise the issue of the resulting planting material sustainability in relation to environmental conditions. Seedling growth and development in multi-rotation growing schemes will be influenced by both greenhouse and hardening site conditions. This makes assessing the planting material readiness for transfer to the open ground an urgent scientific task. Secondary metabolites (end products of biosynthesis) are one of the most suitable indicators for such an assessment from a chemical point of view. This study aims to explore chemical markers of wood substance formation as a criterion for completion of the annual development cycle of seedlings (at summer sowing dates) and their readiness for planting in the open ground. Scots pine is a good model object for the research, since it is a typical representative of coniferous forests, has an extensive range of growth as well as a high adaptive potential. Pine seedlings are usually highly sensitive to environmental conditions in the early stages of development. Physicochemical methods were used for the analysis of the biosynthesis processes of the main wood substance components. The seasonal dynamics of phenolic compounds content in different parts of annual Scots pine seedlings showed that the plants adapt to the temperature changes when they are brought to the hardening site. The adaptation includes a decrease in the content of low-molecular phenolic compounds preventing the development of uncontrolled oxidative processes when plant is exposed to adverse and stressful environmental conditions. It was found that the changes in the content of coniferyl alcohol as a precursor of lignin structures of coniferous wood can serve as a marker of lignification in the studied vegetation process. The content of phenolic compounds (at least 120–140 mg/g of TOC) and the peroxidase activity in needles (0.1–0.3 units of activity) may serve as criteriа for the completion of the annual cycle of seedling formation and the degree of its readiness for planting in the natural environment. For citation: Gusakova M.A., Bogolitsyn K.G., Krasikova A.A., Selivanova N.V., Khviyuzov S.S., Samsonova N.A. Characteristics of Wood Substance Formation during Growing of Scots Pine Seedlings Using Chemical Markers. Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry Journal], 2022, no. 1, pp. 36–48. DOI: 10.37482/0536-1036-2022-1-36-48

Show more [+]

Less [-]

Northern (Arctic) Federal University - Russian Federation

2021

Kovalev, N.N. | Leskova, S.E. | Mikheev, E.V. | Pozdnyakova, Yu.M. | Esipenko, R.V., Far Eastern State Technical Fishery Univ., Vladivostok

Обосновано применение салициловой кислоты как стимулятора роста микроводорослей. Проведена оценка влияния широкого диапазона концентраций салициловой кислоты на динамику роста Tetraselmis suecica в накопительной культуре. Культивирование осуществляли в монокультуре. Прирост биомассы водорослей находили по увеличению числа клеток, просчитанных в каждом опыте в 3 камерах Горяева под световым микроскопом. Продолжительность экспериментов составляла 14 дней. Показано, что салициловая кислота в концентрациях 0,4-1,9*10Е-5 моль ингибирует рост водоросли. Рост контрольной культуры имеет 2 выраженных пика численности на 4 и 12 день эксперимента. Внесение салициловой кислоты в концентрациях 0,44-1,9*10Е-5 моль сопровождалось изменением характера кривых роста: максимум количества клеток отмечался на 12 день эксперимента. Более высокая концентрация фитогормона (3,75*10Е-5 моль) обеспечивала рост плотности культуры на 414% за 14 дней эксперимента. Рост культуры T. suecica в контрольной группе составил 332%. Рассчитаны значения удельной скорости роста T. suecica в различные периоды культивирования. После 14 дней эксперимента проведена оценка биохимического состава биомассы микроводорослей, которая показала стимуляцию салициловой кислотой в концентрации 3,75*10Е-5 моль накопления углеводов. Содержание углеводов в экспериментальной группе было на 14% больше по сравнению с контрольной группой. Высокая концентрация фитогормона подавляла накопление в культуре белка, липидов и хлорофилла и стимулировала накопление углеводов. Сделано предположение, что возможным механизмом разнонаправленного действия салициловой кислоты является ее влияние на синтез и катаболизм через ингибирование синтеза и метаболизма эндогенных гормонов растений. | The use of salicylic acid as a stimulator of microalgae growth substantiated. The influence of a wide range of salicylic acid concentrations on the growth dynamics of Tetraselmis suecica in enrichment culture has been evaluated. Cultivation was carried out in monoculture. An increase in algal biomass was measured by the increasing number of cells counted in each experiment in 3 Goryaev chambers under a light microscope. The duration of the experiments was 14 days. It is shown that salicylic acid in concentrations of 0.4-1.9*10Е-5 M inhibits the growth of algae. The growth of the control culture has 2 pronounced peak numbers on 4th and 12th days of the experiment. The introduction of salicylic acid in concentrations of 0.44-1.9*10Е-5 M was accompanied by a change of the growth curves: the maximum number of cells was observed on 12-th day of the experiment. A higher concentration of phytohormone (3.75*10Е-5 M) provided an increase in crop density by 414% over 14 days of the experiment. The growth of T. suecica culture in the control group was 332%. The values of the specific growth rate of T. suecica were calculated for different periods of cultivation. After 14 days of the experiment, the biochemical composition of the microalgae biomass was evaluated, which showed stimulation with salicylic acid at a concentration of 3.75*10Е-5 M carbohydrate accumulation. The high concentration of phytohormone suppressed the accumulation of protein, lipids and chlorophyll in the culture and stimulated the accumulation of carbohydrates. It has been suggested that a possible mechanism for the multidirectional action of salicylic acid is its effect on synthesis and catabolism through inhibition of the synthesis and metabolism of endogenous plant hormones.

Show more [+]

Less [-]

Central Scientific Agricultural Library - Russian Federation