Геном пшеницы расшифрован. Это дает возможность увеличить урожайность одной из ключевых сельхозкультур. В России есть прецедент решения этой задачи селекционными методами. Ранее считавшиеся несовместимыми, эти два подхода накапливают опыт взаимодействи.

Ученые из двадцати стран, в том числе из России, завершили крупный проект: окончательно и с высокой точностью расшифрован геном пшеницы, сообщает Институт цитологии и генетики (ИЦиГ) Сибирского отделения РАН.

Публикация в журнале Science подвела итоги работы международного консорциума по секвенированию генома пшеницы, в котором приняли участие представители 73 научных организаций из 20 стран. Россию в этом проекте с 2007 года представлял ИЦиГ, а в 2014-м к нему присоединились Институт биоинженерии РАН и МГУ им. М. В. Ломоносова.

Результатом многолетней работы консорциума стало построение референсной последовательности генома этой ведущей сельскохозяйственной культуры. Иначе говоря, вместо хаотичного набора коротких последовательностей (результата обычного секвенирования) последовательности были собраны и упорядочены вдоль 21 хромосомы, а гены идентифицированы с помощью специализированных программ.

В институте отметили, что референсные геномы используются в качестве шаблонов, по которым быстро и с меньшими затратами выстраивают новые геномы представителей вида для разработки подходов к созданию новых сортов с заданными характеристиками, в частности с повышенной урожайностью. Пшеница в составе короткой (мука) и опосредованной (мясо) пищевых цепочек составляет основу рациона трети жителей планеты, и рост населения требует увеличения ее производства. В условиях ограниченности земельных и водных ресурсов этот рост придется обеспечивать не расширением посевных площадей, а повышением урожайности.

Институт цитологии и генетики был основан в 1957 году в числе первых институтов Сибирского отделения АН СССР. Он создавался как многопрофильный биологический институт, проводящий исследования по ключевым направлениям, связанным с феноменом наследственности (на уровне генов, геномов, клеток, организмов и популяций). В апреле 2015 года на базе ИЦиГ и Сибирского НИИ растениеводства и селекции был сформирован один из первых федеральных исследовательских центров (ФИЦ), одной из главных задач которого стало развитие новых генетических технологий для применения в агропромышленном комплексе.

В 2017 году в подразделениях ФИЦ созданы и переданы на государственное испытание шесть сортов сельскохозяйственных растений, три сорта сельскохозяйственных культур внесены в Госреестр, получено четыре патента на селекционные достижения.

"Молекулярной генетикой растений мы занимаемся более тридцати пяти лет, - рассказала "Стимулу" заведующая лабораторией ФИЦ профессор Елена Салина. - Наши исследования связаны с изучением структуры геномов злаков и гибридных форм, изучением генов, участвующих в формировании различных признаков пшеницы, в том числе хозяйственно-ценных признаков, таких как устойчивость к заболеваниям, сроки созревания растений, урожайность. По мере накопления фундаментальных знаний пришло понимание, как можно их использовать для решения отдельных задач селекции".

ГЕНОМ ПШ САЛИНА.png 

Заведующая лабораторией ФИЦ профессор Елена Салина



Как рассказала нам профессор Салина, международный консорциум по секвенированию генома пшеницы (IWGSC) был образован тринадцать лет назад. Необходимость его создания в первую очередь была вызвана тем, что отсутствие знаний о первичной структуре генома пшеницы тормозило дальнейшее развитие фундаментальных и прикладных работ в области генетики. В те же годы в институтах Сибирского Отделения РАН, в том числе в ИЦиГ, стали формировать центры коллективного пользования для геномных исследований.

В ИЦиГ значительный импульс этим работам придал академик Николай Колчанов, который возглавлял институт с 2007 по 2017 год. Институт вступил в консорциум по расшифровке генома пшеницы в 2007 году.

"Геном пшеницы в пять раз больше генома человека, в сорок раз больше генома риса, - рассказывает Елена Салина. - Всего в геноме мягкой пшеницы 21 хромосома, за каждую из них отвечала одна или несколько стран. Наша лаборатория участвовала в работах по физическому картированию и секвенированию хромосомы 5В. Это два этапа исследования, которые были необходимы для расшифровки генома пшеницы. В 2014 году к нам присоединились центр "Биоинженерия" РАН (сейчас в составе ФИЦ биотехнологии РАН) и Московский государственный университет, что позволило успешно завершить работу".

Расшифровка геномов дает важные инструменты, которые будут использоваться в дальнейших прикладных исследованиях. Речь идет, в частности, о молекулярных маркерах. Генотипирование сортов сельскохозяйственных растений с использованием молекулярных маркеров необходимо для характеристики и последующей оценки чистоты селекционного материала и сортов, для охраны авторских прав, для сертификации семян и контроля подлинности сортового материала. Именно маркеры лежат в основе таких важных прикладных технологий, как маркер-ориентированная и геномная селекция.

Как выяснилось, на протяжении последних десяти лет генетики ФИЦ активно взаимодействуют с селекционерами. "Пытаемся найти взаимопонимание при постановке и решении задач, которые важны для селекционеров, с использованием арсенала современных молекулярно-генетических и биотехнологических методов. И нам это удается, - говорит Елена Салина. - В последние три года стали поступать предложения со стороны селекционеров из различных регионов России".

В то же время выдающийся российский селекционер академик Баграт Сандухадзе, получивший сорт озимой пшеницы Немчиновская с невероятной для Подмосковья урожайностью 148 центнеров с гектара, в недавнем интервью журналу "Стимул" высказался в отношении генетических методов очень жестко: "Я пришел к выводу, что чем больше генетики, тем меньше результатов. Между генетикой и селекцией огромная пропасть. И со временем она расширяется".

Мы попросили Елену Салину прокомментировать вердикт академика:

"Баграт Исменович Сандухадзе имеет право на такое мнение, он большее пятидесяти лет работает в области селекции озимой пшеницы, достиг выдающихся результатов, и, возможно, его опыт работы позволяет ему видеть в образцах пшеницы намного больше, чем мы ему можем дать своими генетическими исследованиями. - Если у него все-таки есть ряд нерешенных вопросов, мы посчитаем за честь помочь ему в их решении. В то же время хочется отметить, что реальность сегодняшнего дня такова: все зарубежные компании уже не обсуждают, нужны или не нужны в селекции пшеницы современные генетические технологии, они их просто используют, в том числе для создания сортов на территории России".

Так все же, могут ли взаимодополнять друг друга генетика и селекционный отбор? Или действительно между ними огромная пропасть?

"Генетики и селекционеры работают на разном уровне и с разными методическими подходами, - объясняет г-жа Салина. - Генетики смотрят на пшеницу со стороны генов, которые влияют на конкретные признаки, и в этой работе они достигли больших успехов, в том числе с привлечением данных по секвенированию геномов пшеницы и ее предшественников. Селекционер оценивает растение сразу по комплексу признаков, которые проявляются в полевых условиях. Его задача создать сорт, и он ориентируется на комплекс тех признаков, которые важны для получения сорта. Проблема генетиков в том, что они, изучая отдельные признаки, упускают из рассмотрения общий вид растения, что важно селекционеру. Проблема селекционера в том, что он подбирает материал для скрещивания по видимым признакам и тем самым отбраковывает те растения, которые несут замаскированные ценные гены, что может выявить генетик.

Несомненно, работая друг с другом мы взаимно усиливаем свою работу. Это истина, которая подтверждается моим опытом работы с селекционерами, и я думаю, что они тоже это подтвердят. А что касается пропасти... вероятность ее появления всегда есть: и между людьми, и между генетиками и селекционерами, и между государствами - если только не стремиться к тому, чтобы понять друг друга".

Похожие новости

  • 10/01/2017

    Академику Николаю Колчанову исполнилось 70 лет

    ​Николай Александрович Колчанов родился 9 января 1947 года в с. Кондрашино Омской области. В 1971 году окончил Новосибирский государственный университет. С 1974 года работает в Институте цитологии и генетики СО РАН, а с 2008 года - директор этого института.
    1512
  • 08/02/2016

    Сибирские ученые создадут поисковые системы с аналитическим функционалом

    ​Проникновением компьютерного анализа в галактики Интернета сегодня никого не удивишь. Любой поисковик быстро отыщет имя, отчество, место работы и ученую степень кандидата биологических наук Владимира Александровича Иванисенко, заведующего лабораторией ФИЦ "Институт цитологии и генетики СО РАН".
    1850
  • 27/10/2016

    Несколько институтов СО РАН объединятся

    ​К Федеральному исследовательскому центру Институт цитологии и генетики СО РАН присоединяются НИИ терапии и профилактической медицины и НИИ клинической и экспериментальной лимфологии бывшего СО РАМН, а также управляющее учреждение "Сибирское отделение медицинских наук".
    1214
  • 31/01/2018

    Аркадий Дворкович: программа реиндустриализации новосибирской экономики реализуется успешно

    ​30 января Новосибирскую область с рабочим визитом посетил вице-премьер РФ Аркадий Дворкович. В региональном правительстве под его председательством проходит рабочая группа по программе реиндустриализации экономики области.
    1016
  • 31/03/2017

    Академик Николай Колчанов рассказал о развитии Селекционного центра

    30 марта на территории новосибирского Академпарка прошло очередное заседание членов Совета «Сибирской биотехнологической инициативы» (СБИ). СБИ – это программа, объединяющая объекты инновационной инфраструктуры и органы власти Сибирского федерального округа, в целях развития биотехнологий, медицины и фармацевтики.
    1368
  • 08/04/2017

    ФИЦ Институт цитологии и генетики СО РАН и Алтайский государственный университет подписали соглашение о сотрудничестве

    Документ был подписан во время совместного совещания, прошедшего в ИЦИГ СО РАН, в котором приняла участие большая делегация из Барнаула во главе с ректором АлтГУ Сергеем Землюковым. Открывая совещание, директор ИЦИГ СО РАН академик Николай Колчанов отметил: — Барнаул является нашим ближайшим соседом среди областных центров.
    1217
  • 28/04/2018

    Takeda и Институт цитологии и генетики СО РАН запустят базу биомедицинских данных

    ​Японская фармкомпания Takeda и Институт цитологии и генетики (ИЦиГ) Сибирского отделения РАН объявили о завершении работы над совместным проектом - интегрированной базой биомедицинских данных. В нее будут стекаться данные научных исследований, механизмы патологий и результаты лечения, которые компания планирует использовать для разработки новых лекарств.
    578
  • 13/07/2018

    Новосибирские ученые предложили создать Национальный центр генетических технологий

    ​ФИЦ «Институт цитологии и генетики СО РАН» выступил с инициативой создания Национального центра генетических технологий. Как рассказал избранный директор ФИЦ ИЦиГ СО РАН член-корреспондент РАН Алексей Владимирович Кочетов, проект ЦГТ нацелен на решение сразу нескольких стратегических задач: «Прежде всего, мы хотим на одной площадке получить полный набор современных исследовательских технологий, обеспечивающий возможность фундаментального изучения генетических систем и процессов человека, животных, растений и микроорганизмов на базовых иерархических уровнях организации живых систем: молекулярно-генетическом, клеточном, тканевом, организменном, популяционном, экосистемном».
    523
  • 28/07/2018

    В Новосибирске планируют открыть Центр генетических технологий

    ​Институт цитологии и генетики (ИЦиГ, Новосибирск) разработал проект создания к 2026 году центра компетенций "Генетические технологии" (ЦГТ). Об этом сообщил научный руководитель ИЦиГ СО РАН академик Николай Колчанов 27 июля во время совещания с министром науки и высшего образования РФ Михаилом Котюковым.
    342
  • 19/10/2018

    Картофель: когда Россия избавится от импортозависимости по семенам?

    Картофель - "второй хлеб", без которого сибиряк долго прожить не сможет. Обязательно соскучится. Но почему уже с февраля на прилавках магазинов лежит не свой, а египетский? Сейчас, осенью, собрав урожай, сибиряки часть закладывают на семена для будущего года.
    120