Аннотация. Коронавирусы относятся к семейству Coronaviridae подсемейства Orthocoronavirinae и представляют собой оболочечные (+) РНК-вирусы с необычно длинным геномом. В настоящее время часто идентифицируются, вызывая продолжающуюся пандемию во всем мире, коронавирусы Severe Acute respiratory syndrome CoV (SARS-CoV), Middle East respiratory syndrome CoV (MERS-CoV) и новый коронавирус (2019-nCoV, SARS-CoV-2). Для сдерживания быстро распространяющейся, острой и часто тяжело протекающей инфекции широко применяют прошедшие клинические испытания вакцины, однако эффективных лекарств по-прежнему нет. Геномы SARS-CoV-2 и SARS-CoV идентичны на ~80 %, а SARS-CoV-2 и MERS-CoV – на ~50 %. Это свидетельствует об общих механизмах патогенеза коронавирусов и одних и тех же потенциальных терапевтических мишенях. Ферменты и эффекторные белки, входящие в состав репликационно-транскрипционного комплекса (РТК) коронавирусов, кодируются весьма крупным геном репликазы и представляют собой перспективные мишени действия потенциальных эффективных лекарств. Эти мишени включают папаин- и 3С-подобные цистеиновые протеиназы, осуществляющие процессинг двух больших вирусных полипротеинов, РНК-зависимую РНК-полимеразу, РНК-хеликазу, ферменты, модифицирующие вирусный геном, ферменты, обладающие 3’–5’-экзорибонуклеазной и уридилат-специфичной эндонуклеазной активностью, а также важные эффекторные белки. В настоящее время изучение сложных молекулярных механизмов сборки и функционирования РТК находится на пике изучения. Обзор посвящен актуальным и современным исследованиям свойств индивидуальных неструктурных субъединиц РТК и их комплексов и включает изучение структур индивидуальных субъединиц РТК коронавирусов, доменной организации субъединиц и их функций, белок-белковых взаимодействий, свойств и архитектуры комплексов субъединиц, влияния мутаций, а также выявления мутаций, влияющих на жизнеспособность вируса в клеточной культуре.
Ключевые слова: неструктурные белки коронавирусов (CoVs); субъединицы репликазы CoVs; репликационнотранскрипционный комплекс CoVs; архитектура комплексов неструктурных белков CoVs.
Для цитирования: Мищенко Е.Л., Иванисенко В.А. Репликационно-транскрипционный комплекс коронавирусов: функции индивидуальных вирусных неструктурных субъединиц, свойства и архитектура их комплексов. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2022;26(2):121-127. DOI 10.18699/VJGB-22-15

Аннотация. Мутантные аллели генов Rht-B1 и Rht-D1 (Reduced height) широко используют для создания короткостебельных сортов мягкой пшеницы интенсивного типа. Эти гены и фланкирующие их области секвенированы, в последовательностях описаны ассоциированные с изменением высоты растения однонуклеотидные замены, приводящие к образованию нонсенс-кодонов (аллели Rht-B1b, Rht-B1e, Rht-B1p и Rht-D1b), и различные инсерции (аллели Rht-B1c, Rht-B1h и Rht-B1i-1). Для идентификации такого типа однонуклеотидных мутаций разработаны ДНК-маркеры, основанные на принципе аллель-специфичной полимеразной цепной реакции (ПЦР). Однако идентификация аллелей этим методом предъявляет повышенные требования к соблюдению условий реакции, а получаемые результаты не всегда однозначны. Альтернативой может быть CAPS-технология, детектирующая различия в последовательностях путем рестрикции ПЦР-продуктов. В случае отсутствия рестриктаз, способных расщеплять ДНК в месте локализации точковой мутации, рестрикционные сайты могут быть искусственно внесены в последовательность праймера (derived CAPS). Цель настоящей работы – разработать CAPSи dCAPS-маркеры для выявления замен оснований, подобрать по литературным источникам STS-маркеры для детекции инсерций и тем самым предложить систему молекулярных маркеров для идентификации аллелей генов короткостебельности, часто используемых и перспективных для селекции. Разработано три CAPS-маркера для выявления аллелей Rht-B1b, Rht-D1b, Rht-B1p и два dCAPS-маркера для Rht-B1b и Rht-B1e, предложены программы для их амплификации. По литературным источникам подобраны STS-маркеры аллелей Rht-B1c, Rht-B1h, Rht-B1i-1, содержащих инсерции. Предложенная система маркеров апробирована при генотипировании 11 образцов мягкой пшеницы из коллекции ВИР, несущих вышеуказанные мутантные аллели генов короткостебельности и аллели дикого типа Rht-B1a и Rht-D1a. Наличие нонсенс-мутаций подтверждено также при помощи аллель-специфичной ПЦР. Эта система маркеров наряду с уже существующими может быть использована для идентификации аллелей генов короткостебельности Rht-B1 и Rht-D1 у мягкой пшеницы с целью генетического скрининга образцов ex situ коллекций и/или в маркер-ориентированной селекции.
Ключевые слова: Triticum aestivum; аллели Rht-генов; AS-PCR; CAPS; dCAPS; генотипирование.
Для цитирования: Поротников И.В., Митрофанова О.П., Антонова О.Ю. Система молекулярных маркеров для идентификации аллелей генов короткостебельности Rht-B1 и Rht-D1 у мягкой пшеницы. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2022;26(2):128-138. DOI 10.18699/VJGB-22-16

Abstract. Wide hybridization in cereal crops is one of the most efficient tools for the enrichment of genetic variability and addressing a number of breeding problems related to resistance and tolerance to biotic and abiotic stresses. Therefore, a large number of amphidiploids between species possessing different morphological, genetic and physiological properties have been developed. One of the most valuable species with regard to the possibilities for introducing valuable traits and properties into wheat species is the wild Dasypyrum villosum. With the aim to study the androgenic response of the Triticum durum-D. villosum amphidiploids, two accessions and their parental forms – the durum wheat cultivars Gergana and Argonavt and a landrace of the D. villosum – were studied. The following parameters were determined: callus induction, plant regeneration, yield of albino and green regenerants. It was found that the callus induction of the two studied amphidiploids differed significantly from that of the parental forms (2.1–7.2 %), being significantly higher, 30.7 and 16.5 %, respectively. Regardless of the difference in callus induction, the amphidiploids did not significantly differ from the parental forms in their regeneration ability. The yield of albino plants exceeded the yield of green regenerants and followed the tendency observed in callus induction. Green plants were found only in the amphidiploid Gergana-D. villosum and in the parental form durum wheat Gergana. Plants were regenerated from the species D. villosum, although they were only albinos, showing its good responsiveness to anther culture. The established characteristics of the amphidiploids and their parental forms make their practical use highly valuable for the improvement of different types of cereal crops.
Key words: anther culture; androgenic response; amphidiploid; Dasypyrum villosum; parental forms.
For citation: Stoyanov H., Belchev I. Androgenic response of Triticum durum-Dasypyrum villosum amphidiploids and their parental forms. Vavilovskii Zhurnal Genetiki i Selektsii=Vavilov Journal of Genetics and Breeding. 2022;26(2): 139-145. DOI 10.18699/VJGB-22-17

Аннотация. Выявление корреляций между морфологическими признаками бутонов и стадиями развития мужского гаметофита представляет большой практический интерес, так как наличие надежного маркера ускоряет и упрощает отбор подходящего растительного материала для культуры изолированных микроспор. Культура изолированных микроспор позволяет в короткие сроки получать чистые линии многих овощных культур, однако для дыни (Cucumis melo L.) эта технология пока не получила распространения. Чтобы успешно применить данную технологию для новой культуры, необходимо оптимизировать множество ее элементов, прежде всего подобрать морфологические маркеры, позволяющие отбирать бутоны, которые содержат микроспоры определенных стадий развития. В нашей работе приведена оценка корреляции между длиной бутонов, диаметром бутонов, длиной видимой части венчика, длиной пыльников и стадиями развития мужского гаметофита дыни F1 гибрида Kim Hong Ngoc. Наиболее сильная корреляция установлена для диаметра бутонов, коэффициент корреляции составил 0.885. Сильная корреляция выявлена также для длины бутона, коэффициент корреляции 0.880. Длина видимой части венчика являлась менее надежным признаком, а длину пыльников не следует использовать в качестве параметра для прогнозирования стадий развития мужского гаметофита дыни. Отмечено, что в одном пыльнике одновременно находились микроспоры и пыльцевые зерна разных стадий развития. В бутонах длиной менее 4.00 мм и диаметром до 1.51±0.02 мм преобладали тетрады; в бутонах длиной 4.0–4.9 мм и диаметром 2.30±0.02 мм обнаружена наибольшая доля ранних микроспор, при этом преобладали микроспоры средней стадии развития; в бутонах длиной 5.0–5.9 мм и диаметром 2.32±0.00 мм преобладали средние и поздние вакуолизированные микроспоры; в бутонах длиной 6.0–8.9 мм и диаметром 2.96±0.37 мм – поздние вакуолизированные микроспоры; в бутонах длиной 9.0 мм и более, диаметром 3.97±0.34 мм и более – двухклеточная пыльца.
Ключевые слова: мужской гаметофит; стадии развития микроспор; тетрада; пыльца; бутон; пыльник; Cucumis melo L.; дыня.
Для цитирования: Нгуен М.Л., Хуен Т.Н.Б.Т., Чинь Д.М., Воронина А.В. Соответствие морфологии бутонов и пыльников стадиям развития мужского гаметофита дыни (Cucumis melo L.). Вавиловский журнал генетики и селекции. 2022;26(2):146-152. DOI 10.18699/VJGB-22-18

Abstract. Ornithine aminotransferase (OAT) catalyzes transfer of the delta-amino group from L-ornithine to oxo-glutarate. In plants, this reaction biochemically connects urea cycle, proline cycle, and polyamine biosynthesis pathway. OAT activity is shown to be associated with biotic and abiotic stress responses and nitrogen metabolism, but its physiological role is still unclear. In our study, we decided to investigate transcriptional regulation of the OAT gene in Arabidopsis thaliana under normal conditions and in response to various growth regulators. In the present work, the reporter gene construct containing the Escherichia coli β-glucuronidase gene (gus) under control of the A. thaliana OAT gene promoter was introduced into the genome of A. thaliana ecotype Columbia plants using the floral dip method; GUS activity was assayed in different experimental conditions including hormone treatment, low and high nitrogen and salinity. The GUS activity was analyzed histochemically. Plants were incubated with staining solution containing X-Gluc. We show that under standard growth conditions, the promoter is active during germination and in developing floral organs. OAT promoter activity specifically activates in response to different forms of auxin (IAA, NAA, and 2,4D), cytokinin (6-BAP), ethylene precursor (ACC), high nitrogen and salinity. Analysis of the OAT expression by qRT-PCR confirmed the pattern observed using the GUS reporter system. The OAT gene showed a significantly elevated expression in fourday-old seedlings and in plant roots in response to auxins and cytokinins. The analysis of the OAT promoter structure reveals cis-acting regulatory DNA elements associated with auxin regulation and abiotic stresses. The results of the study indicate that the OAT gene is involved in developmental processes and is regulated by auxin and cytokinins.
Key words: ornithine aminotransferase; Arabidopsis thaliana; auxin; nitrogen; development.
For citation: Egorova A.A., Gerasimova S.V., Kochetov A.V. Developmental and hormonal regulation of Arabidopsis thaliana ornithine-delta-aminotransferase. Vavilovskii Zhurnal Genetiki i Selektsii=Vavilov Journal of Genetics and Breeding. 2022;26(2):153-158. DOI 10.18699/VJGB-22-19

Аннотация. Синтезируемый в печени фактор роста фибробластов 21 (FGF21), действуя как гормон, повышает чувствительность к инсулину и расход энергии. Введение FGF21 оказывает мощное благотворное воздействие у людей, обезьян и грызунов с ожирением и диабетом второго типа. Терапевтические эффекты FGF21 исследованы главным образом на самцах, они не всегда проявляются у самок и сопровождаются поло-специфической активацией экспрессии генов в тканях. Мы предположили, что одной из причин полового диморфизма в ответе на FGF21 является действие эстрадиола (Е2). В настоящее время неизвестно, как эстрадиол влияет на проявление фармакологических эффектов FGF21. Задачей данного исследования было изучение влияния FGF21 на метаболические характеристики, потребление пищи и экспрессию генов углеводного и жирового обмена в печени, жировой ткани и гипоталамусе у самок мышей с алиментарным ожирением на фоне низкого (овариэктомия) и высокого (овариэктомия + Е2) уровня эстрадиола в крови. У овариэктомированных самок развитие ожирения индуцировали потреблением сладко-жирной диеты (стандартный корм, сало, печенье) в течение 8 недель. Мы оценили эффекты FGF21 на массу тела, показатели крови, выбор компонентов диеты, экспрессию генов в тканях при раздельном и совместном введении с Е2 в течение 13 дней. У овариэктомированных самок с ожирением FGF21, независимо от введения Е2, не влиял на массу тела и жировой ткани, толерантность к глюкозе, повышал потребление стандартного корма, снижал уровень глюкозы в крови, подавлял в печени собственную экспрессию (Fgf21), а также экспрессию генов G6pc и Acacα. Впервые показано влияние эстрадиола на эффекты FGF21: ингибирование FGF21-влияния на экспрессию Irs2 и Pklr в печени и потенцирование FGF21-стимулированной экспрессии Lepr и Klb в гипоталамусе. Кроме того, на фоне введения эстрадиола не проявлялось ингибирующее влияние FGF21 на уровень инсулина в крови, а в подкожной белой жировой ткани проявлялось ингибирующее влияние FGF21 на экспрессию Cpt1α и не проявлялось активирующее влияние FGF21 на экспрессию генов Insr и Acacβ. Полученные данные позволяют заключить, что у овариэктомированных самок с ожирением отсутствие эффектов FGF21 на массу тела и жировой ткани и его благотворное влияние на потребление пищи и уровень глюкозы в крови не связаны с действием эстрадиола. Однако эстрадиол влияет на транскрипционные эффекты FGF21 в печени, белом жире и гипоталамусе, что может лежать в основе половых различий в его действии на экспрессию метаболических генов и, возможно, половых различий его фармакологических эффектов.
Ключевые слова: FGF21; эстрадиол; печень; жировая ткань; пищевое предпочтение; экспрессия генов; половые различия.
Для цитирования: Яковлева Т.В., Казанцева А.Ю., Дубинина А.Д., Балыбина Н.Ю., Баранов К.О., Макарова E.Н., Бажан Н.М. Зависимые и независимые от уровня эстрадиола эффекты FGF21 у самок мышей с ожирением. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2022;26(2):159-168. DOI 10.18699/VJGB-22-20

Abstract. Drosophila melanogaster Hsp67Bc is a heat- and cold-inducible small heat shock protein that participates in the prevention of aggregation of misfolded proteins and in macroautophagy regulation. Overexpression of the Hsp67Bc gene has been shown to enhance macroautophagy in Drosophila S2 cells, and the deletion of this gene leads to the formation of a slightly increased number of autophagic vacuoles in the fruit fly brain neurons. Recently, we found that Hsp67Bc-null D. melanogaster flies have poor tolerance to cold stress (0 °C) of various durations. In the present work, we investigated how the Hsp67Bc gene deletion affects the fitness of fruit flies under normal conditions and their tolerance to elevated temperatures at different developmental stages. Larvae and pupae were not adversely affected by the Hsp67Bc gene deletion, and adult Hsp67Bc-null flies showed an extended lifespan in comparison with the control at normal (24–25 °C) and elevated temperature (29 °C), and after acute heat stress (37 °C, 2 h). At the same time, the fecundity of the mutant females was lower by 6–13 % in all tested environments, except for permanent maintenance at 29 °C, where the mean numbers of eggs laid by the mutant and control flies were equal. We explain this phenomenon by a reduced number of ovarioles in Hsp67Bc-null females and enhanced macroautophagy in their germaria, which promotes the death of forming egg chambers. In addition, short heat stress (37 °C, 2 h), which increased the control line’s longevity (an effect common for a wide range of organisms), had a negative impact on the lifespan of Hsp67Bc-null flies. Therefore, Hsp67Bc-null D. melanogaster have an extended lifespan under normal and elevated temperature conditions, and reduced fecundity and thermal stress tolerance.
Key words: Drosophila longevity; thermal stress tolerance; elevated temperature; heat stress; small heat shock proteins; autophagy.
For citation: Malkeyeva D., Fedorova S.A., Kiseleva E. The impact of the Hsp67Bc gene product on Drosophila melanogaster longevity, fecundity, and acute heat stress tolerance. Vavilovskii Zhurnal Genetiki i Selektsii=Vavilov Journal of Genetics and Breeding. 2022;26(2):169-178. DOI 10.18699/VJGB-22-21

Аннотация. Невербальный интеллект – один из компонентов когнитивных функций мозга, использующий визуальные образы и невербальные методы для решения поставленных задач. Особую роль в развитии индивидуальных различий в уровне когнитивных функций мозга отводят взаимодействию нервной и иммунной систем. Гены, кодирующие про- и противовоспалительные цитокины, могут являться кандидатами при изучении невербального интеллекта. Проведен анализ ассоциаций шести локусов генов, белковые продукты которых принимают участие в регуляции воспалительного ответа в центральной нервной системе: CRP (rs3093077), IL1А (rs1800587), IL1B (rs16944), TNF/LTA (rs1041981, rs1800629), P2RX7 (rs2230912), с уровнем невербального интеллекта у здоровых индивидов без когнитивных нарушений в возрасте 18–25 лет с включением половой, этнической принадлежности и наличия «рискового» аллеля ε4 гена APOE в качестве ковариат. С учетом важной роли средовых факторов, влияющих на формирование когнитивных функций мозга в целом и невербального интеллекта в частности, осуществлен анализ ген-средовых (G×E) взаимодействий. В результате статистического анализа показано, что полиморфные варианты rs1041981 и rs1800629 гена фактора некроза опухоли альфа (TNF) ассоциированы с фенотипическими вариациями в показателе невербального интеллекта на уровне гаплотипов (для гаплотипа АА: βST = 1.19; р = 0.033; pperm = 0.047) в группе носителей «рискового» варианта ε4 гена APOE. Построены модели ген-средовых взаимодействий, детерминирующие межиндивидуальные различия в уровне невербального интеллекта: число детей в семье и табакокурение модулируют ассоциацию вариантов генов TNF/LTA (rs1041981) (β = 2.08; βST = 0.16; p = 0.001) и P2RX7 (rs2230912) (β = –1.70; βST = –0.10; р = 0.022) c уровнем невербального интеллекта. Полученные данные свидетельствуют о том, что эффект гена TNF/LTA на формирование особенностей когнитивной сферы наблюдается только в случае наличия «неблагоприятного» варианта гена АРОЕ и при сочетании определенных социальных факторов.
Ключевые слова: невербальный интеллект; когнитивные функции; однонуклеотидный полиморфный локус; анализ ассоциаций; микроглия; воспалительный ответ.
Для цитирования: Еникеева Р.Ф., Казанцева А.В., Давыдова Ю.Д., Мустафин Р.Н., Тахирова З.Р., Малых С.Б., Ковас Ю.В., Хуснутдинова Э.К. Роль генов воспалительного ответа организма в формировании индивидуальных различий в уровне невербального интеллекта. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2022;26(2):179-187. DOI 10.18699/VJGB-22-22

Аннотация. Исследование частот функционально значимых вариантов генов в медико-биологическом и геногеографическом контексте является актуальным направлением в изучении генетической структуры популяций человека. С переходом человечества от традиционного к урбанизированному образу жизни все большее распространение получают болезни цивилизации, связанные с нарушением метаболизма, в том числе сахарный диабет 2-го типа. Цель настоящей работы – проанализировать частоты функционально значимых аллелей генов метаболического профиля у коренных народов Сибири, чтобы определить «запас прочности» генофонда, оценить степень подверженности разных этнических групп заболеваниям метаболического спектра в меняющихся условиях внешней среды и спрогнозировать эпидемиологическую ситуацию в ближайшем будущем. Материалом исследования послужили этнические выборки восточных и западных бурят, телеутов, долган и двух территориальных групп якутов. Методом полимеразной цепной реакции в режиме реального времени определены частоты полиморфных вариантов, обусловленных однонуклеотидными заменами G103894T, rs12255372, и C53341T, rs7903146 гена TCF7L2. Полученные показатели сравнены с частотами в выборке русских Восточной Сибири и с литературными данными. В соответствии с общим географическим градиентом распределения полиморфных вариантов, частоты их в выборках коренных сибирских народов находятся в промежуточном положении между европеоидами и популяциями Восточной Азии. Показана статистически значимо меньшая встречаемость аллелей риска сахарного диабета 2-го типа TCF7L2 (103894T) и TCF7L2 (53341T) в выборках коренных сибирских народов по сравнению с русскими, что согласуется с их меньшей подверженностью метаболическим нарушениям, чем у пришлого европеоидного населения. В условиях урбанизации можно также прогнозировать сниженный рост заболеваемости сахарным диабетом 2-го типа у коренных народов Сибири – бурят, якутов, долган и телеутов, по сравнению с пришлым европеоидным населением. Для более полного понимания молекулярно-генетических основ адаптивного потенциала коренных народностей Сибири необходимо дальнейшее изучение структуры популяций по другим генам метаболического профиля.
Ключевые слова: буряты; телеуты; якуты; долганы; русские Восточной Сибири; сахарный диабет 2 типа; генетический полиморфизм; ПЦР в режиме реального времени; TCF7L2 (G103894T, rs12255372); TCF7L2 (C53341T, rs7903146).
Для цитирования: Табиханова Л.Э., Осипова Л.П., Чуркина Т.В., Воронина Е.Н., Филипенко М.Л. Полиморфизм гена TCF7L2 в популяциях пяти этносов Сибири. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2022;26(2):188-195. DOI 10.18699/VJGB-22-23

Аннотация. Прошло более 40 лет с начала использования инфракрасного термометра для оценки засухо- и жаростойкости в селекции растений. За это время метод широко распространился во всем мире. Однако в России описываемый способ оценки стрессоустойчивости сортов до сих пор не применяется. Нами сделан обзор результатов использования инфракрасного термометра в селекции растений. На примере пшеницы описаны основные достоинства и недостатки показателя CTD (сanopy temperature depression), оцениваемого посредством инфракрасного термометра. Генотипы с более высоким значением CTD, а значит, более прохладным пологом в условиях засухи, используют большее количество доступной почвенной влаги для охлаждения за счет транспирации. CTD – интегрирующий признак, который диагностирует текущий водный статус растений. Коэффициент вариации показателя CTD находится в пределах 10–43 %. В значительном количестве работ показана его тесная взаимосвязь с урожайностью и высокая наследуемость, однако в целом больший коэффициент наследуемости имела урожайность. Применение показателя CTD в практической селекции пшеницы оспаривается рядом исследователей из-за значительного количества влияющих на него факторов. CTD тесно связан с другими признаками, отражающими водный статус растений или результат адаптации к засухе или жаре. Локусы количественных признаков, ассоциированные с CTD, обнаружены на всех хромосомах, за исключением хромосомы 3D. Выявленные локусы часто описывают небольшую часть фенотипической изменчивости (10–20 %, чаще менее 10 %), что затруднит пирамидирование генов, связанных с температурой полога, посредством маркерной селекции. Оценка показателя CTD надежна, технически проста и производительна и при надлежащем ее использовании позволяет объективно определить одну из сторон жаро- и засухоустойчивости сортов, сохранив растения в живом виде, что выгодно отличает ее от других методов. Наилучший результат описываемый метод демонстрирует в условиях терминальной засухи.
Ключевые слова: показатель CTD; пшеница; засухоустойчивость; жаростойкость; критерий отбора.
Для цитирования: Лепехов С.Б. Показатель снижения температуры растительного полога в селекции пшеницы на засухоустойчивость и жаростойкость. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2022;26(2):196-201. DOI 10.18699/VJGB-22-24

Аннотация. Болезни растений приводят к значительным экономическим потерям в секторе сельскохозяйственного производства во всем мире. Раннее выявление, количественная оценка и идентификация болезней имеют решающее значение для целенаправленного применения мер защиты в растениеводстве. В настоящее время ведутся интенсивные научные исследования по разработке инновационных методов диагностики болезней растений, основанных на гиперспектральных технологиях. Анализ спектра отражения растительной ткани позволяет проводить классификацию здоровых и больных растений, оценивать тяжесть заболевания, дифференцировать виды патогенов и выявлять симптомы биотических стрессов на ранних стадиях, в том числе в инкубационный период, когда симптомы не видны человеческому глазу. В обзоре описаны основные принципы измерения спектра отражения растительной ткани. Обсуждаются и оцениваются возможности применения различных типов гиперспектральных сенсоров и платформ для диагностики болезней растений. Гиперспектральный анализ является новой областью, соединяющей в себе методы оптической спектроскопии и методы анализа изображений, которые позволяют одновременно оценивать как физиологические, так и морфологические параметры. Описаны главные этапы анализа гиперспектральных данных: получение и предварительная обработка изображения; извлечение и обработка данных; моделирование и анализ данных. Приведен перечень алгоритмов и методов, применяемых на каждом из этапов. Рассмотрены основные области применения гиперспектральных сенсоров в диагностике болезней растений, такие как обнаружение болезни, дифференциация и идентификация типа заболевания, оценка степени поражения, оценка устойчивости генотипов. Приведен всесторонний обзор научных публикаций, подчеркивающий преимущества гиперспектральных технологий при исследовании взаимодействий между растениями и патогенами в различных масштабах измерений. Несмотря на обнадеживающий прогресс, достигнутый за последние несколько десятилетий в мониторинге болезней растений на основе гиперспектральных технологий, остаются нерешенными некоторые технические проблемы, препятствующие применению этих методов на практике. В заключение обсуждаются проблемы и перспективы практического использования новых технологий в сельскохозяйственном производстве.
Ключевые слова: гиперспектральные технологии; болезни растений; анализ изображений; спектральный анализ.
Для цитирования: Чешкова А.Ф. Обзор современных методов обнаружения и идентификации болезней растений на основе анализа гиперспектральных изображений. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2022;26(2):202-213. DOI 10.18699/VJGB-22-25

Аннотация. ВИЧ-инфекция по-прежнему остается одной из глобальных проблем здравоохранения во всем мире. Борьба с инфекцией ведется по нескольким направлениям. Во-первых, это профилактические мероприятия, которые включают просвещение населения по проблеме ВИЧ/СПИДа, пропаганду здорового образа жизни, защищенные половые контакты, доконтактную профилактику уязвимых групп населения. Во-вторых, прохождение своевременного тестирования на ВИЧ и применение антиретровирусной терапии в случае его обнаружения. В-третьих, это научные исследования, связанные как с поиском новых лекарственных агентов, так и с разработкой вакцины против ВИЧ-1. Ключевой момент при определении эффективности вакцин и химиотерапевтических препаратов – выбор инструмента, позволяющего быстро и точно оценить их эффективность in vitro. Классическим методом вирусологии, позволяющим оценить нейтрализующую активность сывороток животных, иммунизированных экспериментальными вакцинами, и эффективность химиотерапевтических агентов, является метод нейтрализации с использованием вирусных изолятов, а также инфекционных молекулярных клонов, которые представляют собой инфекционные вирусные частицы, полученные путем трансфекции клеток плазмидным вектором, содержащим полноразмерный геном ВИЧ-1, кодирующий структурные, регуляторные и вспомогательные белки вируса, необходимые для образования репликационно-компетентных вирусных частиц в культуре клеток. При этом метод нейтрализации с использованием вирусных изолятов и инфекционных молекулярных клонов отличается трудоемкостью, продолжительностью и требует повышенных мер биобезопасности. Альтернативным решением, устраняющим указанные недостатки и позволяющим проводить быстрый скрининг, является использование для анализа нейтрализующей активности псевдовирусов, которые представляют собой рекомбинантные вирусные частицы. В отличие от инфекционных вирусов, работа с псевдовирусами безопасна, поскольку геном псевдовирусов нарушен для того, чтобы их инфекция ограничивалась лишь одним циклом. Данный обзор посвящен описанию модельных вирусных систем, используемых для оценки эффективности вакцин и лекарственных препаратов против ВИЧ-1 in vitro: первичных изолятов ВИЧ-1 и лабораторно-адаптированных штаммов, инфекционных молекулярных клонов и env-псевдовирусов. Кратко представлена их сравнительная характеристика. Более подробно описана технология env-псевдовирусов ВИЧ-1.
Ключевые слова: ВИЧ-1; первичные изоляты; инфекционные молекулярные клоны; env-псевдовирусы; анализ нейтрализации вируса.
Для цитирования: Рудометова Н.Б., Щербаков Д.Н., Рудометов А.П., Ильичев А.А., Карпенко Л.И. Mодельные системы вируса иммунодефицита человека (ВИЧ-1), используемые для оценки эффективности кандидатных вакцин и лекарственных препаратов против ВИЧ-1 in vitro. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2022;26(2): 214-221. DOI 10.18699/VJGB-22-26