ЛАБОРАТОРИЯ ГЕНЕТИКИ И ПРЕБРИДИНГА.
Зав. лабораторией к. б. н. Дивашук Михаил Георгиевич,
гл.н.с. д.б.н. Лапочкина Инна Федорорвна, в.н.с., к.б.н. Гайнуллин Наиль Рифкатович,
к.б.н., в.н.с. Макарова Ирина Юрьевна, к. с-х. н, в.н.с. Нардит Андрей Васильевич,
к.б.н., в.н.с. Клицов Сергей Владимирович, с.н.с,, к.с-х.н. Яшина Наталья Алексеевна,
м.н.с. Метт Мария Дмитриевна.
Первым заведующим созданной в 1966 году лабораторией цитологии была кандидат биологических наук Галина Львовна Ячевская. Её деятельность на многие годы определила основные направления исследований в области цитогенетики пшеницы и отдаленных гибридов. Она автор более сотни публикаций, посвященных цитогенетике растений, а также учитель и наставник многих сотрудников, преподавателей и аспирантов. В дальнейшем лаборатория стала именоваться генетики и цитологии.
Исследования лаборатории всегда носили прикладной характер и проводились как на материале селекционных лабораторий, так и на собственном материале, созданном с привлечением генетических коллекций, сортов различного географического происхождения, а также сородичей культурных видов ячменя и пшеницы. Особое внимание уделялось частной генетике и цитологии этих культур.
Коллекционный материал мягкой пшеницы с чужеродными генами видов Ae.speltoides, Ae.triuncialis, T.kiharae, S.cereale, который синтезирован в лаборатории методом отдаленной гибридизации с использованием гамма-облучения пыльцы, вызывает интерес у селекционеров, генетиков, физиологов, биохимиков как у нас в стране, так и за рубежом. Сотрудничество с научными учреждениями позволяет раскрывать потенциал созданной коллекции «Арсенал» и использовать выделенные источники и доноры в селекционном процессе и вырабатывать правильную стратегию и тактику их использования. Нашими коллабораторами являются ГБС РАН (г. Москва), ФГБНУ ВИЗР (г. Пушкин), ФГБНУ ФНЦБЗР (г. Краснодар), ФГБНУ ВНИИ фитопатологии (Большие Вяземы), ФИЦ ИЦИГ СО АН (г. Новосибирск), ГНЦ ВИР (г. Санкт-Петербург), ФГБНУ ВНИИСБ (г. Москва), а также селекционные учреждения страны и лаборатории нашего института.
Совместно с сотрудниками ГБС РАН изучено взаимодействие гриба мучнистой росы с клетками растения-хозяина и дана цитофизиологическая характеристика пшенично-эгилопсных линий, как источников устойчивости к мучнистой росе. Были выявлены типы защитных реакций у мягкой пшеницы и ее гибридов (восприимчивость; реакция сверхчувствительности; толерантность; замедленное развитие инфекции за счет удлиненного инкубационного периода «slow mildewing»; иммунитет). Выделены образцы из коллекции «Арсенал» с высокой устойчивостью к проникновению патогена, перспективные для использования в селекции. Совместно с коллегами из Мюнхенского технического университета идентифицирован новый ген устойчивости к мучнистой росе Pm32 и определена его локализация на 1BL хромосоме (Hsam, Lapochkina, Zeller, 2003).
В сотрудничестве с ФИЦ ИЦИГ СО АН (Пшеничникова Т.А., Щукина Л.В.), установлен генетический контроль наследования морфологических и биохимических признаков, интрогрессированных от Ae.speltoides. Некоторые из признаков, такие как опушение листа, могут иметь значение при селекции на засухоустойчивость и устойчивость к насекомым-вредителям. Установлен также факт высокого содержания фермента липоксигеназы у линий с генетическим материалом вида Ae. speltoides. Содержание этого фермента тесно коррелирует с качеством зерна.
Выделение доноров яровой и озимой мягкой пшеницы из коллекции «Арсенал» с идентифицированными генами устойчивости к бурой ржавчине проводилось совместно с сотрудниками ВНИИФ в 1990-2015 годы и осуществлялось в нескольких этапов. Они включали иммунологические оценки устойчивости растений в полевых условиях на инфекционном фоне, идентификацию генов устойчивости с использованием тест-патотипов гриба и молекулярно-генетических маркеров, тесты на аллелизм и проведение гибридологического анализа. Благодаря этим исследованиям из коллекции «Арсенал» удалось выделить доноры устойчивости с чужеродными транслокациями и длительной устойчивостью к бурой ржавчине, а также с пирамидой генов устойчивости к карантинному заболеванию – стеблевой ржавчине расы Ug99.
Начиная с 2010 года, в лаборатории велись работы по созданию доноров и исходного материала для селекции яровой и озимой пшеницы с пирамидой эффективных генов устойчивости к бурой ржавчине (генов Lr9, Lr37, Lr46, Lr24) и стеблевой ржавчине (Sr2, Sr36, Sr39, Sr47). В процессе этой работы получены продуктивные генотипы яровой и озимой пшеницы, составляющие конкуренцию стандартным сортам яровой пшенице Злата и озимой пшенице Московская 39 по скороспелости, короткостебельности, продуктивности колоса, крупности зерна, качественным показателям зерна и продуктам переработки из него и c расширенной генетической устойчивостью к грибным болезням (мучнистой росе, бурой, желтой и стеблевой ржавчине, желтой пятнистости и темно-бурой пятнистости листьев), а также устойчивостью к абиотическим факторам среды (затоплению, засолению и засухоустойчивости). Полученный материал проходит конкурсное сортоиспытание и размножение.
В настоящее время лаборатория генетики и пребридинга проводит исследования по выявлению и созданию доноров скороспелости у яровой и озимой пшеницы на основе генетических систем, определяющих реакцию растений на яровизирующие температуры и фотопериод с использованием молекулярных маркеров с целью отбора генотипов, адаптированных к условиям Центрального региона РФ.
В лаборатории также ведется разработка методик паспортизации сортов мягкой пшеницы и ячменя, основанных на использовании ряда маркеров различных типов: биохимических, SSR-маркеров и SNP-маркеров. В ходе разработки минимального дискриминирующего набора SNP маркеров для паспортизации, была проведена работа с массивом SNP, который был также использован для проведения GWAS (Genome-Wide Association Study, «Полногеномный поиск ассоциаций»). Результаты GWAS могут быть использованы для поиска новых генов и молекулярно-генетического маркирования ценных сельскохозяйственных признаков.
Паспортизация и получение базы сортов с изученной генетической структурой позволит селекционерам подбирать наиболее интересные комбинации генетически удаленных родительских форм для скрещивания и оптимизировать селекционный процесс.
гл.н.с. д.б.н. Лапочкина Инна Федорорвна, в.н.с., к.б.н. Гайнуллин Наиль Рифкатович,
к.б.н., в.н.с. Макарова Ирина Юрьевна, к. с-х. н, в.н.с. Нардит Андрей Васильевич,
к.б.н., в.н.с. Клицов Сергей Владимирович, с.н.с,, к.с-х.н. Яшина Наталья Алексеевна,
м.н.с. Метт Мария Дмитриевна.
Первым заведующим созданной в 1966 году лабораторией цитологии была кандидат биологических наук Галина Львовна Ячевская. Её деятельность на многие годы определила основные направления исследований в области цитогенетики пшеницы и отдаленных гибридов. Она автор более сотни публикаций, посвященных цитогенетике растений, а также учитель и наставник многих сотрудников, преподавателей и аспирантов. В дальнейшем лаборатория стала именоваться генетики и цитологии.
Исследования лаборатории всегда носили прикладной характер и проводились как на материале селекционных лабораторий, так и на собственном материале, созданном с привлечением генетических коллекций, сортов различного географического происхождения, а также сородичей культурных видов ячменя и пшеницы. Особое внимание уделялось частной генетике и цитологии этих культур.
Коллекционный материал мягкой пшеницы с чужеродными генами видов Ae.speltoides, Ae.triuncialis, T.kiharae, S.cereale, который синтезирован в лаборатории методом отдаленной гибридизации с использованием гамма-облучения пыльцы, вызывает интерес у селекционеров, генетиков, физиологов, биохимиков как у нас в стране, так и за рубежом. Сотрудничество с научными учреждениями позволяет раскрывать потенциал созданной коллекции «Арсенал» и использовать выделенные источники и доноры в селекционном процессе и вырабатывать правильную стратегию и тактику их использования. Нашими коллабораторами являются ГБС РАН (г. Москва), ФГБНУ ВИЗР (г. Пушкин), ФГБНУ ФНЦБЗР (г. Краснодар), ФГБНУ ВНИИ фитопатологии (Большие Вяземы), ФИЦ ИЦИГ СО АН (г. Новосибирск), ГНЦ ВИР (г. Санкт-Петербург), ФГБНУ ВНИИСБ (г. Москва), а также селекционные учреждения страны и лаборатории нашего института.
Совместно с сотрудниками ГБС РАН изучено взаимодействие гриба мучнистой росы с клетками растения-хозяина и дана цитофизиологическая характеристика пшенично-эгилопсных линий, как источников устойчивости к мучнистой росе. Были выявлены типы защитных реакций у мягкой пшеницы и ее гибридов (восприимчивость; реакция сверхчувствительности; толерантность; замедленное развитие инфекции за счет удлиненного инкубационного периода «slow mildewing»; иммунитет). Выделены образцы из коллекции «Арсенал» с высокой устойчивостью к проникновению патогена, перспективные для использования в селекции. Совместно с коллегами из Мюнхенского технического университета идентифицирован новый ген устойчивости к мучнистой росе Pm32 и определена его локализация на 1BL хромосоме (Hsam, Lapochkina, Zeller, 2003).
В сотрудничестве с ФИЦ ИЦИГ СО АН (Пшеничникова Т.А., Щукина Л.В.), установлен генетический контроль наследования морфологических и биохимических признаков, интрогрессированных от Ae.speltoides. Некоторые из признаков, такие как опушение листа, могут иметь значение при селекции на засухоустойчивость и устойчивость к насекомым-вредителям. Установлен также факт высокого содержания фермента липоксигеназы у линий с генетическим материалом вида Ae. speltoides. Содержание этого фермента тесно коррелирует с качеством зерна.
Выделение доноров яровой и озимой мягкой пшеницы из коллекции «Арсенал» с идентифицированными генами устойчивости к бурой ржавчине проводилось совместно с сотрудниками ВНИИФ в 1990-2015 годы и осуществлялось в нескольких этапов. Они включали иммунологические оценки устойчивости растений в полевых условиях на инфекционном фоне, идентификацию генов устойчивости с использованием тест-патотипов гриба и молекулярно-генетических маркеров, тесты на аллелизм и проведение гибридологического анализа. Благодаря этим исследованиям из коллекции «Арсенал» удалось выделить доноры устойчивости с чужеродными транслокациями и длительной устойчивостью к бурой ржавчине, а также с пирамидой генов устойчивости к карантинному заболеванию – стеблевой ржавчине расы Ug99.
Начиная с 2010 года, в лаборатории велись работы по созданию доноров и исходного материала для селекции яровой и озимой пшеницы с пирамидой эффективных генов устойчивости к бурой ржавчине (генов Lr9, Lr37, Lr46, Lr24) и стеблевой ржавчине (Sr2, Sr36, Sr39, Sr47). В процессе этой работы получены продуктивные генотипы яровой и озимой пшеницы, составляющие конкуренцию стандартным сортам яровой пшенице Злата и озимой пшенице Московская 39 по скороспелости, короткостебельности, продуктивности колоса, крупности зерна, качественным показателям зерна и продуктам переработки из него и c расширенной генетической устойчивостью к грибным болезням (мучнистой росе, бурой, желтой и стеблевой ржавчине, желтой пятнистости и темно-бурой пятнистости листьев), а также устойчивостью к абиотическим факторам среды (затоплению, засолению и засухоустойчивости). Полученный материал проходит конкурсное сортоиспытание и размножение.
В настоящее время лаборатория генетики и пребридинга проводит исследования по выявлению и созданию доноров скороспелости у яровой и озимой пшеницы на основе генетических систем, определяющих реакцию растений на яровизирующие температуры и фотопериод с использованием молекулярных маркеров с целью отбора генотипов, адаптированных к условиям Центрального региона РФ.
В лаборатории также ведется разработка методик паспортизации сортов мягкой пшеницы и ячменя, основанных на использовании ряда маркеров различных типов: биохимических, SSR-маркеров и SNP-маркеров. В ходе разработки минимального дискриминирующего набора SNP маркеров для паспортизации, была проведена работа с массивом SNP, который был также использован для проведения GWAS (Genome-Wide Association Study, «Полногеномный поиск ассоциаций»). Результаты GWAS могут быть использованы для поиска новых генов и молекулярно-генетического маркирования ценных сельскохозяйственных признаков.
Паспортизация и получение базы сортов с изученной генетической структурой позволит селекционерам подбирать наиболее интересные комбинации генетически удаленных родительских форм для скрещивания и оптимизировать селекционный процесс.