- Мероприятие «Обеспечение сохранения коллекции генетических ресурсов растений»
- Проект КПНИ «Генетические коллекции картофеля для развития селекции и семеноводства»
- «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014-2020 годы»
- Проект Программы ЕС Горизонт 2020 «INCREASE – Intelligent Collections of Food Legumes Genetic Resources for European Agrofood Systems»
- Проект РНФ № 16-16-04-125 «Теоретические и прикладные аспекты цитоплазматической мужской стерильности у картофеля»
- Проект РФФИ-офи-м № 17-29-08027 «Динамика метаболомных изменений в онтогенезе гуара (Cyamopsis tetragonoloba (L.) Taub.) как показатель адаптивного потенциала исходного материала для селекции»
- Проект Российского фонда фундаментальных исследований № 17-00-00338 КОМФИ «Метаболомный подход к изучению аллополиплоидных дикорастущих и культурных видов рода Avena L. (Poaceae).»
- Проект РФФИ, проводимый совместно с Лондонским Королевским Обществом, № 20-516-10001 Ко_а «Изучение генов устойчивости картофеля к фитофторозу и их роли в формировании разнообразия эффекторов у патогена»
- Проект РФФИ № 20-516-10002 КО. Процесс доместикации овса и неиспользованные ресурсы генетического разнообразия его диких и сорно-полевых родичей. Domestication of oat and untapped genetic diversity in its wild and weedy relatives
- Проект РНФ № 21-66-00012 «Создание с использованием генетических технологий и изучение новых линий растений, адаптированных к меняющимся условиям окружающей среды, обладающих повышенной продуктивностью и диетической ценностью»
- Проект «Национальная сетевая коллекция генетических ресурсов растений для эффективного научно-технологического развития РФ в сфере генетических технологий» (Соглашение № 075-15-2021-1050 от 28.09.2021)
- Исследовательская программа «Хлеба России» (Соглашение № 075-15-2021-1066 от 28 сентября 2021 г._
- Исследовательская программа «Активизация сетевого сотрудничества генетических банков (Activated Genebank Network - AGENT): Исследование филогении и современного состояния сортов и видов важнейших злаковых культур (пшеницы, овса, ячменя) и их дикорастущих предков с использованием методов секвенирования следующего поколения и полногеномного поиска ассоциаций с целью выявления хозяйственно ценных признаков для целей селекции» (соглашение № 075-15-2021-939 от 30 сентября 2021 г.)
- Проект РНФ 22-26-00111 Гены устойчивости картофеля к фитофторозу в контексте эволюции культурных и диких клубненосных видов Solanum L.
- Проект РФФИ 20-016-00072 «Взаимосвязи признаков продуктивности, адаптивности и содержания алкалоидов в семенах люпина узколистного в условиях Северо-Запада РФ»
- Проект РНФ № 23-76-00005 Генотипирование и хемотипирование разнообразия образцов овса и ячменя коллекции ВИР по признакам качества зерновки для развития новых направлений селекции следующего поколения
- Проект РНФ 23-16-00195 от 15 мая 2023 г. Выявление физиологических и молекулярных маркеров для поиска засухоустойчивых и высокопродуктивных генотипов в генофонде гуара (Cyamopsis tetragonolоba (L.) Taub.) – исходного материала для селекции отечественных сортов
Государственная программа развития сельского хозяйства и регулирования рынков сельскохозяйственной продукции, сырья и продовольствия на 2013-2020 годы, подпрограмма «Научно-техническое обеспечение развития отраслей агропромышленного комплекса», мероприятие «Обеспечение сохранения коллекции генетических ресурсов растений»
Целевые показатели Мероприятия:
- Сохранение в живом виде генетических ресурсов растений российских коллекций в контролируемых условиях
- Ежегодное пополнение российской коллекции генетических ресурсов культурных растений
- Закладка генетических ресурсов растений на длительное хранение с учетом безопасного дублирования
Федеральная научно-техническая программа развития сельского хозяйства на 2017 – 2025 годы, Подпрограмма «Развитие селекции и семеноводства картофеля в Российской Федерации», проект КПНИ «Генетические коллекции картофеля для развития селекции и семеноводства»
Задачи Проекта:
- Эколого-географическое испытание сортов и гибридов картофеля в условиях Северо-Запада РФ
- Использование современных методов для создания и сохранения идентифицированного отечественного селекционного генофонда картофеля, в целях реализации задач КПНИ
Проект «Гуар»
В рамках Федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014-2020 годы» ВИР реализует проект «Создание новых сортов гуара с использованием методов маркер-опосредованной селекции для импортозамещения в нефтяной, газовой и пищевой отрасли».
Гуар относится к семейству Бобовых, произрастает в Индии и Пакистане. В коллекции ВИР имеется 120 образцов гуара.
Маркер-ориентированная селекция – это ускоренный метод селекции с использованием молекулярных методов отбора генотипов растений с улучшенными свойствами.
Проект инициирован ПАО «Газпром нефть» в рамках работ по импортозамещению.
Заказчик – Министерство науки и высшего образования РФ (соглашение №4.604.21.0168, уникальный идентификатор соглашения: RFMEFI60417X0168O).
Индустриальный партнер: ООО «Агроальянс».
Цель или задачи проекта: получение значимых научных результатов, новых линий и сортов гуара, адаптированных к условиям возделывания на территории РФ, обеспечивающих импортозамещение растительного сырья — гуаровой камеди для нужд нефтяной и газовой промышленности.
Сферы применения гуара и гуаровой камеди
В нефтяной и газовой промышленности гуаровая камедь необходима как добавка в буровой раствор и используется для гидравлического разрыва пласта при разработке новых месторождений и для увеличения добычи на старых месторождениях.
В медицине и косметологии гуаровая камедь применяется как компонент лечебных и профилактических средств для лечения и облегчения симптомов атеросклероза, диабета (снижает интенсивность всасывания глюкозы в кровь), используется при повышенном холестерине и ожирении, для очищения организма от токсинов, так как действие гуаровой камеди схоже с клетчаткой.
В пищевой промышленности гуар применяется для производства пищевой добавки Е412, «стабилизатор консистенции». Добавка придает продукту вязкость и эластичность, сгущает, фиксирует компоненты молочной и мясной продукции, джемов, желе, сыров, кетчупов и белых соусах, придает более плотную консистенцию приправам, маслам и жирам.
Результаты проекта обеспечат:
– возможность выращивания тропической по происхождению культуры гуара на территории РФ за счет селекции сортов с повышенным адаптивным потенциалом;
– импортозамещение растительного сырья — гуаровой камеди, необходимого для добычи нефти и газа;
– повышение конкурентоспособности российских семеноводческих компаний на внутреннем российском рынке семенного материала за счет создания новых, более привлекательных для потребителя, сортов гуара;
– перспективу маркер-опосредованной селекции новых сортов гуара с повышенным содержанием камеди для нужд нефтяной и газовой промышленности;
– возможность повышения урожайности посевов гуара за счет симбиоза растений с перспективными штаммами клубеньковых бактерий;
Заинтересованными потребителями научно-технических результатов ПНИ могут быть селекционеры, семеноводческие компании, компании, работающие в сфере импортозамещения.
Основные результаты
Выделены селекционные линии гуара, адаптированные к условиям возделывания на территории РФ. Составлена база данных морфологических и физиологических признаков выборки из 192 линий гуара. 192 растений гуара генотипированы с использованием более 1000 ДНК-маркеров методом RAD-seq и охарактеризованы по хозяйственно-ценным признакам по данным двухлетних полевых испытаний на Кубанском филиале ВИР.
Разработаны методики по определению признаков сорта гуара для использования камеди в бурильных работах.
По результатам исследования фотопериодической реакции генотипов гуара разного географического происхождения выявлены генотипы с нейтральной реакцией на длину дня, отличающиеся скороспелостью.
Проведена научная экспедиции в Республику Индия для сбора образцов почв, содержащих клубеньковые бактерии гуара. Получены паспорта на два штамма клубеньковых бактерий гуара, выделенных из собранных почвенных образцов. Выделенные штаммы клубеньковых бактерий генетически идентифицированы как вид Bradyrhizobium elkanii, последовательности 16S рРНК и ITS-региона депонированы в NCBI.
Проведены экологические испытания коллекционных образцов гуара на 5 опытных станциях ВИР; по результатам экологических испытаний составлена база данных изменчивости образцов гуара при разных условиях выращивания.
Разработан способ предпосевной обработки семян гуара для ускорения ростовых процессов и оздоровления семян.
По результатам фитосанитарного мониторинга экологических посевов гуара на 5 опытных станциях ВИР в разных эколого-географических регионах страны составлен перечень наиболее значимых патогенов или вредных организмов посевов гуара.
Осуществлена постановка методов ПЦР-диагностики вредителей и патогенов гуара.
Сформирована выборка из 192 линий гуара, контрастных по хозяйственно-ценным признакам для генотипирования методом секвенирования (GBS).
Осуществлена постановка методик выделения ДНК из образцов гуара и приготовления библиотек для секвенирования.
Разработана методика проведения скрещиваний растений гуара в условиях фитотрона.
Получены патенты на селекционные достижения и паспорта культуры микроорганизмов.
Патенты:
– Селекционное достижение № 9779. Сорт гуара «Кубанский»
– Селекционное достижение № 9852. Сорт «Кубанский юбилейный»
Паспорта культуры микроорганизмов, депонированные в Ведомственной коллекции полезных микроорганизмов сельскохозяйственного назначения (RCAM):
– клубеньковые бактерии гуара (Cyamopsis tetragonoloba) Bradyrhizobium elkanii, Номер штамма RCAM04611 (495)
– клубеньковые бактерии гуара (Cyamopsis tetragonoloba) Bradyrhizobium elkanii. Номер штамма RCAM04615 (499)
Публикации:
Статья «Гуар Cyamopsis tetragonolоba (L.) Taub.: характеристика, применение, генетические ресурсы и возможность интродукции в России (обзор)» опубликована в 2017 году в журнале «Сельскохозяйственная биология», том 52, № 6, с. 1116-1128. Авторы: Н.И. Дзюбенко, Е.А. Дзюбенко, Е.К. Потокина, С.В. Булынцев. http://www.agrobiology.ru/6-2017dzyubenko.html
Статья «Устойчивость гуара Cyamopsis tetragonolоba (L.) Taub. к вредным организмам». опубликована в 2018 году в журнале «Сельскохозяйственная биология», том 53, № 5, с. 897-906. Авторы: Радченко Е.Е., Соколова Д.В. http://www.agrobiology.ru/5-2018radchenko.html
Статья «Выделение и идентификация клубеньковых бактерий гуара Cyamopsis tetragonoloba (L.) Taub» опубликована в 2018 году в журнале «Сельскохозяйственная биология», том 53, № 6, с. 1285-1293. Авторы: А.Л. Сазанова, В.И. Сафронова, Ж.П. Попова, Д.В. Соколова, Н.Ю. Тихомирова, Ю.С. Оследкин, Д.С. Карлов, А.А. Белимов. http://www.agrobiology.ru/6-2018kuznetsova.html
Проект INCREASE ставит целью разработать эффективные и действенные инструменты и методы сохранения агробиоразнообразия Европы. В рамках проекта реализуется новый комплексный подход к сохранению, характеристике генетических ресурсов и использованию культур бобовых – нута, фасоли, чечевицы и люпина путем объединения усилий исследовательских групп большого консорциума организаций.
Цель или Задачи Проекта:
Проект направлен на исследование малоизученной проблемы – цитоплазматической мужской стерильности картофеля и использование полученных результатов для развития современных подходов и методов изучения генетических ресурсов этой важнейшей сельскохозяйственной культуры и повышения эффективности их использования в селекционном процессе. Основными задачами проекта являются: анализ структурного полиморфизма генов мтДНК, ассоциированных с ЦМС; разработка оригинальных маркеров для идентификации разных митохондриальных гаплотипов, определение состава митотипов у культурных и диких видов картофеля; поиск гомологов ядерных RFL-PPR генов и сравнительный анализ их первичных последовательностей.
Основной Результат:
Результатом реализации проекта является получение новых знаний о цитоплазматической мужской стерильности картофеля. Получены новые данные о структурном полиморфизме гомологов RFL-PPR генов у картофеля и о полиморфизме ряда митохондриальных локусов у форм с разными типами цитоплазм. На основании данных метаболитного профилирования выявлены существенные различия между фертильными и стерильными генотипами на определенных стадиях развития мужского гаметофита. Получены данные о распространении стерильных и фертильных типов цитоплазм в генофонде картофеля и данные об особенностях проявления признака мужской стерильности у разных видов. Разработаны новые оригинальные ДНК маркеры, с помощью которых можно проводить эффективный отбор генотипов с мужской стерильностью определенного типа. Предложены новые подходы к повышению эффективности отбора фертильных форм межвидовых гибридов, устойчивых к патогенам, на основе маркер-вспомогательного отбора с маркерами разных типов цитоплазм и маркерами R генов устойчивости. Источники разных типов стерильных и фертильных цитоплазм заложены на длительное сохранение в криобанк ВИР.
Избранные публикации:
- Anisimova I.N., Gavrilenko T.A. Cytoplasmic male sterility and prospects for its utilization in potato breeding, genetic studies and hybrid seed production. Russian Journal of Genetics: Applied Research. 2017, vol. 7 (7): 721-735. doi: 10.1134/S2079059717070024
- Puzanskiy, R.K., Yemelyanov, V.V., Gavrilenko, T.A., M.F.Shishova. The perspectives of metabolomics studies of potato plants. Russ J Genet Appl Res, 2017, vol. 7 (7): 744 – 756. doi: 10.1134/S207905971707005X
- Зотеева Н.М., О.Ю. Антонова, Н.С. Клименко, О.В. Апаликова, U. Carlson-Nilsson, Ю.И. Карабицина, Ю.В. Ухатова, Т.А. Гавриленко. Использование молекулярных маркеров R генов и типов цитоплазм при интрогрессивной гибридизации диких полиплоидных мексиканских видов картофеля. Сельскохозяйственная биология, 2017, том 52 (5), 2017, с. 964-975. doi: 10.15389/agrobiology.2017.5.964rus
- Гавриленко Т.А., Клименко Н.С., О.Ю. Антонова, В.А. Лебедева, З.З. Евдокимова, Н.М. Гаджиев, О.В.Апаликова, Л.И. Костина, Н.М. Зотеева, Ф.Т. Мамадбокирова, К.В. Егорова. Молекулярный скрининг сортов и гибридов картофеля Северо-Западной зоны Российской Федерации. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2018, 22 (1): 35-45. doi: 10.18699/VJ18.329
- Пузанский Р.К., Емельянов В.В., Шишова М.Ф. Метаболомика и современный подход для изучения адаптации картофеля к биотическому и абиотическому стрессу. Сельскохозяйственная биология, 2018, том 53 (1), с. 15-28. doi: 10.15389/agrobiology.2018.1.15rus
- Puzanskiy R.K., V.V. Yemelyanov, A.L. Shavarda, T.A. Gavrilenko, M.F. Shishova. Age- and Organ-Specific Differences of Potato (Solanum phureja) Plants Metabolome. 2018, Russian Journal of Plant Physiology. 2018, Vol. 65 (6), pp. 813–823. doi: 10.1134/S1021443718060122.
- Antonova O.Y., Klimenko N.S., Evdokimova Z.Z., Kostina L.I., T.A. Gavrilenko. Finding RB/Rpi-blb1/Rpi-sto1-like sequences in conventionally bred potato varieties. Vavilovskii Zhurnal Genetiki i Selektsii = Vavilov Journal of Genetics and Breeding. 2018; 22(6): 693-702. doi: 10.18699/VJ18.412
- Shishova M.F., Puzanskiy R.K., Gavrilova O.A., Kurbanniazov Sh.K., Demchenko K.N., Yemelyanov V.V., Pendinen G.I , Shavarda A.L. and Gavrilenko T.A.* Metabolic Alterations in Male-Sterile Potato as Compared to Male-Fertile. Metabolites. 2019. Feb 1;9(2). pii: E24. doi: 10.3390/metabo9020024.
- Гавриленко Т.А., Швачко Н.А., Волкова Н.Н., Ухатова Ю.В. Модифицированный метод дроплет-витрификации для криоконсервации апексов in vitro растений картофеля. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2019;23. DOI 10.18699/VJ19.505.
- Anisimova I.N., Alpatieva N.V., Karabitsina Y.I., T.A. Gavrilenko. Nucleotide sequence polymorphism in the RFL-PPR genes of potato. Journal of Genetics (Published by the Indian Academy of Sciences) (2019) 98: 87. doi.org/10.1007/s12041-019-1130-1
- Гавриленко Т.А., Клименко Н.С., Алпатьева Н.В., Костина Л.И., Лебедева В.А., Евдокимова З.З., Апаликова О.В., Новикова Л.Ю., Антонова О.Ю. Генетическое разнообразие сортов картофеля россий¬ской селекции и стран ближнего зарубежья по типам цитоплазм. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2019;23(6):753-764
Цель или задачи проекта:
Получение значимых научных результатов, обеспечивающих возможность промышленного производства растительного сырья – гуаровой камеди – для нужд пищевой, нефтяной и газовой промышленности, на основе интегрированного использования геномного и метаболомного анализа при создании исходного селекционного материала новой сельскохозяйственной культуры – гуара
Основной результат:
Впервые, на растительном объекте Cyamopsis tetragonoloba, будет оценена возможность использования динамики метаболомного профиля растения для диагностики его физиологического состояния и адаптивного потенциала. Использован интегрированный геномный и метаболомный подход с целью создания высокоадаптивного исходного материала для селекции новой сельскохозяйственной культуры РФ – гуара (Cyamopsis tetragonoloba (L.) Taub.) – продуцента сложного полисахарида гуаровой камеди, широко востребованной в пищевой промышленности
Публикации: поданы в печать.
Проект нацелен на получение экспериментальных данных, подтверждающих эффективность метаболомного подхода для решения фундаментальных вопросов, связанных с эволюционными преобразованиями и филогенетическими связями видов рода Avena L., а также с прикладными селекционными аспектами качества, получаемой продукции, и с устойчивостью сортов овса к биотическим и абиотическим стрессовым факторам среды. По всем изученным дикорастущим и культурным видам рода Avena L. будут получены метаболомные спектры на внутривидовом уровне, по всем диплоидным видам с геномами A и C, по всем тетраплоидным видам с геномами AB, AC и CD, по всем гексаплоидным видам с геномом ACD, а также по староместным и селекционным сортам всех культурных видов с разным уровнем плоидности и различным географическим происхождением. Будут выявлены изменения отдельных спектров метаболома видов овса связанные с геномным и субгеномным разнообразием в группах видов различного уровня плоидности и разного географического происхождения для установления филогенетических взаимоотношений между видами. В результате углубленного изучения метаболомного (биохимического) состава зерновок генетических ресурсов овса будут выделены источники энергетических, пластических и биологически активных нутриентов для получения продуктов функционального назначения и диетических продуктов для профилактики алиментарно-зависимых заболеваний.
Руководитель – доктор биологических наук Рогозина Елена Вячеславовна.
Цели и задачи проекта:
Исследование селекционного потенциала генов устойчивости к фитофторозу в уже существующих популяциях межвидовых и внутривидовых гибридов секции Petota Dumort. рода Solanum L. и определение состава генов авирулентности у патотипов Phytophthora infestans (Mont.) de Bary, колонизующих эти растения в разных условиях среды.
Картофель, который является основой продовольственной безопасности России, подвержен многочисленным болезням, снижающим урожай и его качество. Среди них наиболее важной является фитофтороз картофеля, вызываемый оомицетом P. infestans. Борьбу с фитофторозом в настоящее время ведут преимущественно химическими методами, требующими больших затрат и опасными для окружающей среды. Альтернативный подход, основанный на использовании генов устойчивости дикорастущих видов Solanum, способствовал молекулярным исследованиям многочисленных генов устойчивости (resistance to P. infestans, Rpi генов) и их интрогрессии в культурный картофель с помощью половой и соматической гибридизации и генетической инженерии. Обязательным условием успешного использования Rpi генов в селекции является исследование изменений в популяции возбудителя P. infestans и адаптации патогена в результате взаимодействия с новым составом Rpi генов у растения-хозяина.
Новизна и практическая значимость:
Впервые в мировой практике взаимодействие P. infestans –картофель будет исследовано в разных условиях среды на идентичном наборе близкородственных генотипов. Исследованные характеристики вирулентности патогена будут сопоставлены с потенциальной и реальной устойчивостью растений картофеля в двух регионах России, на территориях, различающихся по почвенно-климатическим характеристикам, критичным для развития фитофтороза. Это позволит установить различия между патотипами возбудителя P. infestans, которые определяют (а)вирулентность изолятов, колонизующих близкородственные генотипы растения-хозяина. Практическим результатом исследования станет вовлечение в селекцию нового генетического материала дикорастущих видов и межвидовых гибридов картофеля, что является важным шагом на пути создания отечественных сортов с долговременной устойчивостью к фитофторозу. Сорта, высокопродуктивные даже при эпидемическом развитии болезни, обеспечивают реализацию одного из приоритетов научно-технологического развития Российской Федерации: переход к высокопродуктивному и экологически чистому агрохозяйству.
Проект завершен в 2021 г.
Основные результаты:
Впервые полиморфизм Avr генов оомицета P. infestans (возбудителя фитофтороза) исследован в связи со спектром Rpi-генов (resistance to P. infestans) у растений картофеля. Исследован состав Rpi генов у 78 сортов и гибридов картофеля, отечественной и зарубежной селекции, и у 60 индивидуальных гибридных растений, полученных от скрещивания сорта Сударыня и клона 171-3 (из коллекции ВИР). Исследованы 37 изолятов P. infestans, колонизирующих сорта и гибриды картофеля в 2019-2020 гг. на опытном поле ВНИИФ (Московская обл.).
Показано, что гибриды и сорта картофеля с пирамидой 4-6 Rpi генов демонстрируют высокую устойчивость к фитофторозу в разных условиях среды. Впервые результаты анализа Rpi генов картофеля методами традиционного ПЦР анализа верифицированы с помощью технологии dRenSeq. Установлено полное соответствие в определении генов R1, R3a, R3b и Rpi-blb1 с помощью SCAR маркеров и при использовании технологии dRenSeq.
Впервые полноразмерная последовательность гена Rpi-blb 1 идентифицирована у клонов межвидовых гибридов картофеля, что доказывает успех интрогрессии гена Rpi-blb 1 в культурный картофель методами традиционной селекции (скрещивания и отбора). Идентифицированы новые аллельные варианты гена Rpi-blb1 у созданных в ВИР гибридов 13/11-09, 16/27-09, 4-1-2012 и 50/1 KWA.
Список публикаций:
Muratova (Fadina) O. A., Beketova M. P., Kuznetsova M. A., Rogozina E. V., Khavkin E. E. South American species Solanum alandiae Card. and S. okadae Hawkes et Hjerting as potential sources of genes for potato late blight resistance. Proceedings on Applied Botany, Genetics and Breeding. (Scopus). 2020;181(1):73-83. DOI: 10.30901/2227-8834- 2020-1-73-83.
Rogozina EV, Beketova MP, Muratova OA, Kuznetsova MA, Khavkin EE. Stacking Resistance Genes in Multiparental Interspecific Potato Hybrids to Anticipate Late Blight Outbreaks. Agronomy. (Wos, Q1). 2021; 11(1):115. https://doi.org/10.3390/agronomy11010115
Beketova MP, Chalaya NA, Zoteyeva NM, Gurina AA, Kuznetsova MA, Armstrong M, Hein I, Drobyazina PE, Khavkin EE, Rogozina EV. Combination Breeding and Marker-Assisted Selection to Develop Late Blight Resistant Potato Cultivars. Agronomy. (Wos, Q1). 2021; 11(11):2192. https://doi.org/10.3390/agronomy11112192
Руководитель проекта И.Г. Лоскутов
Участники проекта:
Гнутиков А.А. – ВИР
Блинова Е.В. – ВИР
Носов Н.Н. − БИН РАН
Михайлова Ю.В. – БИН РАН
Родионов А.В. – БИН РАН
Работа проводится совместно с Institute of Biological, Environmental and Rural Sciences (IBERS) Aberystwyth University, UK
С английской стороны руководитель – Dr. Tim Langdon
Проект нацелен на детальное изучение родства в роде Avena, поиск диких предков культурных видов рода, а также на поиск и выделение форм с хозяйственно ценными признаками. Путем сравнительного анализа маркерных последовательностей ядерного и хлоропластного геномов у видов рода Avena будут получены данные о предковых таксонах для культурных видов овса.
Значительная часть коллекция ВИР представлена образцами, собранными в 1910-30-е годы XX века в центрах происхождения и разнообразия сельскохозяйственных культур. Большое разнообразие мировой коллекции овса представлено образцами, собранными Н.И. Вавиловым в странах Средиземноморья и в Турции. Этот уникальный малоизученный материал коллекции представлен историческими местными сортами-популяциями и является ценным источником адаптивных свойств. Кроме того, в коллекции имеется большое разнообразие более, чем 20 диких видов рода Avena разного уровня плоидности, собранных с территории Средиземноморских стран и прилегающих регионов.
Поэтому комплексное полевое и молекулярно-генетическое изучения внутригеномного и межвидового разнообразия методами секвенирования нового поколения (NGS-секвенирование (Illumina), секвенирования по Сэнгеру и genotyping-by-sequence (GBS) позволит получить данные о генетических расстояниях между популяциями образцов культурного и диких видов овса и ассоциации генотип-фенотип по широкому спектру признаков, всего видового разнообразия рода Avena, что будет способствовать выделению и использованию новых источников для расширения генетической основы создаваемых сортов овса.
Комплексное изучение, примитивного (сорно-полевого) и видового разнообразия овса из центра происхождения и первоначальных центров его разнообразия в странах Средиземноморья позволит идентифицировать пул генов адаптивности и устойчивости этих форм к абиотическим и биотическим факторам внешней среды. Сравнительное изучение культурных и диких видов овса проводится впервые и имеет фундаментальное значение для получения новых знаний по филогении и путям эволюции данного рода, а также для использования конкретных образцов в практической селекции овса.
В результате изучения будет выделен новый исходный материал для селекции овса, обладающий комплексом хозяйственно ценных признаков, адаптивностью и устойчивостью к заболеваниям. Все выделенные образцы будут разосланы в ведущие селекцентры РФ для проведения селекционной работы с культурой овса.
Выполнение проекта в рамках конкурса 2021 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований по поручениям (указаниям) Президента Российской Федерации» (генетические исследования) научного приоритета Н2-1. «Разработка генетических технологий, применяемых в растениеводстве» Федеральной научно-технической программы развития генетических технологий на 2019-2027 годы.
Реализация запланированных в проекте масштабных комплексных исследований на широком спектре культурных растений будут способствовать решению приоритетной задачи Н2-1-1. Получение новых линий растений с повышенной устойчивостью к болезням и вредителям, гербицидам, сложным климатическим условиям, обладающих улучшенной пищевой и технологической ценностью, увеличенным сроком хранения продукции. Актуальность проекта состоит в том, что он направлен на преодоление сразу нескольких ограничительных факторов (узкий спектр доступных генов-мишеней для улучшения генотипов путем редактирования, видо- и генотипспецифическая зависимость эффективности трансформации и регенерации, недостаточная изученность плейотропного действия нокаута многих генов), тормозящих широкое использование генетических технологий в растениеводстве. Проект охватывает более 10 культур (ячмень, кукуруза, чуфа, соя, горох, свекла, редис, арбуз, киви, виноград и др.) и предполагает получение модифицированных линий с улучшенным биохимическим составом семян, плодов или корнеплодов в ответ требованиям рынка диетического и функционального питания и в целом требованиям современной пищевой промышленности.
В 2021 году поддержан проект ВИР «Национальная сетевая коллекция генетических ресурсов растений для эффективного научно-технологического развития РФ в сфере генетических технологий» (соглашение № 075-15-2021-1050 от 28.09.2021), поданный на конкурс Минобрнауки на предоставление грантов в форме субсидии из федерального бюджета научным организациям и образовательным организациям высшего образования на реализацию отдельных мероприятий Федеральной научно-технической программы развития генетических технологий на 2019 – 2027 годы. II очередь. Биоресурсные коллекции. Шифр лота 2021-1930-ФП5-0009 «Создание и развитие биоресурсных коллекций и центров».
В данном проекте соисполнителями являются 5 научных организаций России: ФНЦ Садоводства (Москва), Северо-Кавказский ФНЦ садоводства, виноградарства, виноделия (Краснодар), ФНЦ им. И.В. Мичурина (Мичуринск), ВНИИ Селекции плодовых культур (Орел), ФИЦ Субтропический научный центр РАН (Сочи).
В результате выполнения проекта в течение трех лет будет создана интегрированная платформа данных коллекций генетических ресурсов растений (ДП ГРР) для всех групп культурных растений; будет разработан «Справочник по номенклатуре культурных растений и их диких родичей»; будет проведена всесторонняя характеризация при помощи геномных, феномных, омиксных и молекулярно-генетических подходов широкого спектра культур с целью дальнейшей идентификации новых генов-мишеней для применения генетических технологий – не менее 200 образцов; будет создана единая сетевая база паспортных данных образцов коллекций плодовых и ягодных культур на основе соответствующих коллекций ВИР и 5 организаций соисполнителей; будут созданы номенклатурные стандарты для ценных сортов и форм плодовых и ягодных культур – не менее 50 образцов; будут созданы генетические паспорта широкого спектра культур из числа плодовых и ягодных культур с использованием SSR-, SNP-маркеров – не менее 100 образцов; будут созданы регенерационные паспорта широкого спектра культур для применения в сфере генетических технологий – не менее 50 образцов; будут созданы посткриогенные паспорта изученных образцов – не менее 20 образцов; будут разработаны стандарты сохранения редактированных линий растений в ex situ коллекциях; будут разработаны стандарты сохранения прецизионных коллекций.
На основе коллекции ВИР имени Н.И. Вавилова получит свое развитие национальная сетевая коллекция генетических ресурсов растений, а проведенные мероприятия, не просто соответствующие мировым стандартам, но во многом задающие новые стандарты мирового уровня по работе с биоресурсными коллекциями, будут способствовать эффективности научно-технологического развития РФ в сфере генетических технологий и конкурентоспособности нашей страны в этой области, предоставляя отечественным исследователям востребованный материал, данные и стандарты, которые будут содействовать
- приоритетному поиску новых генов-мишеней,
- выбору эффективных образцов для редактирования,
- надежному сохранению нового ценного материала, созданного при помощи генетических технологий;
- безопасности в сфере применения генетических технологий.
В рамках реализации проекта «Национальная сетевая коллекция генетических ресурсов растений для эффективного научно-технологического развития РФ в сфере генетических технологий» с 25 октября 2021 года на базе ВИР для проведения научно-исследовательских работ, непосредственно связанных с реализацией проекта, создан новый объект инфраструктуры – Лаборатория «Национальный цифровой генбанк» (Приказ ВИР от 25.10.2021 № 191 «О внесении изменений в штатное расписание»).
Вновь созданный объект инфраструктуры Лабораторию «Национальный цифровой генбанк» возглавил доктор биологических наук, зав. отделом генетических ресурсов овса, ржи, ячменя Лоскутов Игорь Градиславович.
В состав коллектива Лаборатории «Национальный цифровой генбанк» вошли ведущие ученые в области генетических ресурсов и генетики растений и молодые исследователи: 50 % коллектива составляют молодые ученые в возрасте до 39 лет.
В рамках реализации проекта «Национальная сетевая коллекция генетических ресурсов растений для эффективного научно-технологического развития РФ в сфере генетических технологий» с 09 сентября 2022 года для развития исследований в области биотехнологии и использования полученных результатов в селекционных и генетических исследованиях, непосредственно связанных с реализацией проекта, на базе ВНИИСПК создан новый объект инфраструктуры – Лаборатория геномного редактирования (Приказ ВНИИСПК от 09.09.2022 № 70 «О создании лаборатории»).
Вновь созданным объектом инфраструктуры Лабораторией геномного редактирования руководит Безлепкина Елена Владиславовна, старший научный сотрудник, кандидат биологических наук по специальности 03.02.07 – генетика, которая одновременно является доктором биологических наук по специальности 03.02.07 – генетика Бургундского Университета, Дижон, Франция по специальности – клеточная и молекулярная биология, биотехнология. Researcher ID L-5290-2018, Scopus Author ID 21934050700.
Доля молодых ученых Лаборатории составляет 50%.
В рамках реализации проекта «Национальная сетевая коллекция генетических ресурсов растений для эффективного научно-технологического развития РФ в сфере генетических технологий» с 3 ноября 2023 года для развития исследований в области генетики и современной селекции и использования полученных результатов в селекционных и генетических исследованиях, непосредственно связанных с реализацией проекта, на базе СКФНЦСВВ создан новый объект инфраструктуры – Лаборатория геномной селекции (Приказ СКФНЦСВВ от 03.11.2023 № 157/1 «Об изменении организационной структуры научных подразделений»). 30 ноября 2023 г. лаборатория введена в эксплуатацию.
Вновь созданным объектом инфраструктуры Лабораторией геномной селекции руководит Токмаков Сергей Вячеславович, старший научный сотрудник, кандидат биологических наук по специальности 03.02.07 – генетика. Researcher ID L-1102-2017, Scopus Author ID 55370487500.
Доля молодых ученых Лаборатории составляет 83%.
Новости проекта
Опубликовано 20 января 2022 года
В рамках реализации проекта «Национальная сетевая коллекция генетических ресурсов растений для эффективного научно-технологического развития РФ в сфере генетических технологий» и в преддверии Дня Российской науки ВИР при технической поддержке ООО «Компания Хеликон» и ООО «НПФ Синтол» проводит школу молодых учёных по секвенированию 2-4 февраля 2022 г. Участники мероприятия – исследователи в возрасте до 39 лет, сотрудники лаборатории «Национальный цифровой генбанк», лаборатории молекулярной селекции и ДНК-паспортизации, лаборатории постгеномных исследований и других научных подразделений ВИР – получат начальные знания в сфере биоинформатики, научатся проводить первичный анализ «сырых» данных, полученных при секвенировании по методу Сэнгера, в том числе, с использованием отечественного оборудования.
Опубликовано 5 марта 2022 года
Школа молодых учёных по секвенированию прошла 2-4 марта 2022 г. Участники научились проводить первичный анализ «сырых» данных, полученных при секвенировании геномов растений по методу Сэнгера. Обучение проходило с использованием отечественного оборудования, закупленного в 2021 году в рамках обновления приборной базы ВИР – секвенатора “Нанофор” производства ООО НПФ “Синтол”. В мероприятии принимали участие молодые учёные ВИР в возрасте до 39 лет, сотрудники лаборатории «Национальный цифровой генбанк», лаборатории молекулярной селекции и ДНК-паспортизации, лаборатории постгеномных исследований, лаборатории длительного хранения генофонда растений, ЦКП “Лаборатория оздоровления генофонда растений”, отделов генетических ресурсов: плодовых культур, овощных и бахчевых культур, крупяных культур.
Опубликовано 12 марта 2022 года
Уважаемые коллеги!
Приглашаем Вас принять участие в отчетном совещании, организованном в рамках работы по проекту БРК «Национальная сетевая коллекция генетических ресурсов растений для эффективного научно-технологического развития РФ в сфере генетических технологий».
Совещание состоится 17 марта 2022 года в 10:00 в дистанционном формате.
Модератор:
– Заместитель директора по научно-организационной работе, кандидат биологических наук, Ухатова Юлия Васильевна
Опубликовано 17 марта 2022 года
Фото с отчетного совещания, организованного в рамках работы по проекту БРК «Национальная сетевая коллекция генетических ресурсов растений для эффективного научно-технологического развития РФ в сфере генетических технологий».
Опубликовано 24 мая
В честь академика РАН Еремина 24 мая 2022г. прошёл Всероссийский круглый стол “Генетические ресурсы плодовых культур для здоровья будущих поколений“.
Подробнее о деятельности и отношении к жизни академика Еремина читайте – здесь.
Опубликовано 31 мая
Уважаемые коллеги, приглашаем к участию в конференции!
Опубликовано 21 июня
Директор ВИР: За 128 лет – от Бюро по прикладной ботанике до первого в России биоресурсного центра
Опубликовано 22 июня
Опубликовано 23 января 2023 года
Уважаемые коллеги,
26 января исполняется 83 года со дня рождения Веры Петровны Царенко – одной из ведущих селекционеров – плодоводов России, члена-корреспондента РАН, 20 лет возглавлявшей Дальневосточную опытную станцию ВИР имени Н. И. Вавилова. В 2022 году Веры Петровны не стало…
В память о В.П. Царенко ВИР организует в он-лайн формате научный семинар ГЕНЕТИЧЕСКИЕ РЕСУРСЫ КОСТОЧКОВЫХ КУЛЬТУР: ВЧЕРА, СЕГОДНЯ, ЗАВТРА. Приглашаем принять участие в он-лайн семинаре!
Для включения в программу просьба прислать ФИО, должности докладчиков и название доклада в ответном письме в срок до 20 января 2023г. Приветствуются доклады молодых ученых!
Вера Петровна Царенко была известным в России и за её пределами специалистом в области биологии и селекции косточковых культур, ею создан крупнейший генофонд восточноазиатских видов косточковых растений. Организовала и провела 22 экспедиции по обследованию ареалов дикорастущих восточноазиатских видов плодовых растений. Автор 25 сортов, из них в Государственный реестр селекционных достижений России, допущенных к использованию, включены 19 сортов – 15 вишни войлочной, включая 1 патент, 2 – вишни сахалинской и 2 – сливы. Автор 145 публикаций, в том числе 5-ти монографий, 14-ти каталогов-справочников, 5-ти методических указаний. Под ее руководством защищена одна кандидатская диссертация. Эксперт РАН. За заслуги в области сельскохозяйственной науки награждена Золотой медалью им. И.В. Мичурина. Фотографии – см. здесь.
Список научных трудов, биографию и очерки коллег о Вере Петровне Царенко можно прочитать здесь
Семинар организован в рамках научного партнерства с научными организациями – держателями коллекций косточковых культур, а также участниками проекта ВИР «Национальная сетевая коллекция генетических ресурсов растений для эффективного научно-технологического развития РФ в сфере генетических технологий» (соглашение № 075-15-2021-1050 от 28.09.2021)
Предварительная программа семинара:
Семинар является частью мероприятий ВИР, проводимых в рамках национального проекта «Наука и университеты».
Опубликовано 15 марта 2023 года
Всероссийская конференция «Генетические ресурсы растений для генетических технологий» проводится 28-30 июня в рамках соглашения № 075-15-2021-1050 (от 28.09.2021). Конференция адресована широкому кругу специалистов в сфере работ с биоресурсными коллекциями, в том числе, – студентам, аспирантам и молодым ученым в возрасте до 39 лет.
Опубликовано 17 марта 2023 года
Приглашаем Вас принять участие в отчетном совещании, организованном в рамках работы по проекту БРК «Национальная сетевая коллекция генетических ресурсов растений для эффективного научно-технологического развития РФ в сфере генетических технологий».
Совещание состоится 22 марта 2022 года в 11:00 в дистанционном формате.
Опубликовано 30 июня 2023 года
Состоялась Всероссийская конференция «Генетические ресурсы растений для генетических технологий» 26-27 июня в рамках соглашения № 075-15-2021-1050 (от 28.09.2021). Более 50% участников составили молодые ученые.
Детали по ссылке https://www.vir.nw.ru/blog/2023/03/09/brk2023/
Опубликовано 20 ноября 2023 года
Уважаемые коллеги! 23 ноября состоится научная конференция «Генетические ресурсы декоративных, плодовых, ягодных
культур и винограда» в рамках 100-летия северного земледелия с участием ученых представителей организаций-соисполнителей проекта “Национальная сетевая коллекция генетических ресурсов растений для эффективного научно-технологического развития РФ в сфере генетических технологий”.
Детали по ссылке: https://www.vir.nw.ru/blog/2023/12/07/nauchnaya-konferentsiya-geneticheskie-resursy-rastenij-23-11-2023-sankt-peterburg/
В 2021 году поддержан проект «Хлеба России» (соглашение № 075-15-2021-1066 от 28 сентября 2021 г.), поданный ВИР на конкурс Минобрнауки на предоставление грантов в форме субсидии из федерального бюджета научным организациям и образовательным организациям высшего образования на реализацию отдельных мероприятий Федеральной научно-технической программы развития генетических технологий на 2019 – 2027 годы. I очередь. Исследовательские программы (подпункты б, в). Шифр: 2021-1930-ФП5-0004. «Развитие технологий геномного редактирования для решения инновационных задач аграрного промышленного комплекса в области растениеводства».
Цель программы – формирование междисциплинарной исследовательской сети ведущих научных, образовательных и селекционных центров по хлебным злакам, обеспечивающей развитие платформы для устойчивой ускоренной селекции различных видов пшеницы, тритикале и ржи на основе применения современных генетических методов и технологий, путем проведения на территории Российской Федерации масштабных исследований с участием ведущих ученых и привлечением обучающихся для сбора образцов и анализа данных и результатов.
В данном проекте соисполнителями являются научные, образовательные и коммерческие организаций России: Уфимский федеральный исследовательский центр РАН (УФИЦ РАН); Национальный центр зерна имени П.П. Лукьяненко (НЦЗ); Самарский ФИЦ РАН (СамНИИСХ); Омский аграрный научный центр (Омский АНЦ); Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского (ННГУ); ООО «Феномика»; Сибирский федеральный научный центр агробиотехнологии РАН (СФНЦА); Коми научный центр Уральского отделения РАН (Коми НЦ УРоРАН); НИЦ Курчатовский институт.
Осуществление программы впервые в России создаст как открытую к новым участникам национальную сеть «Хлеба России», так и обеспеченную современными технологиями, инфраструктурой и кадрами платформу устойчивой селекции (на основе принципов «next generation breeding») пшеницы и других хлебных злаков для развития аграрного сектора Российской Федерации, обеспечения продовольственной безопасности Российской Федерации. Полученные результаты будут иметь высокую значимость в долгосрочной перспективе для практического использования в национальных интересах страны, свою заинтересованность уже проявляет широкий спектр селекционно-семеноводческих компаний разных форм собственности, от сельхозтоваропроизводителей, от регионов и др.
Апробируемые подходы и разрабатываемые в рамках исследовательской программы новейшие и перспективные технологии, значимость объектов исследований и масштабность поставленных задач позволят привлечь существенное внимание как к решаемым программой «Хлеба России» проблемам, так и непосредственно к проводимым исследованиям и разработкам, что привлечет внимание и поддержку развитию генетических технологий со стороны широких слоев населения, и таким образом заинтересует молодежь к приходу в эту сферу деятельности.
Запланированные к разработке методические и учебные пособия, учебные курсы, модули и практики позволят усовершенствовать программы подготовки высококвалифицированных кадров, а вовлечение студентов и аспирантов непосредственно в проведение исследований будет способствовать их обучению непосредственно в рамках научной работы.
В рамках реализации исследовательской программы «Хлеба России» с 28 октября 2021 года на базе ВИР для проведения научно-исследовательских работ, непосредственно связанных с реализацией исследовательской программы, создан новый объект инфраструктуры «Лаборатория генетического редактирования и геномной селекции хлебных злаков» (Приказ ВИР от 28.10.2021 № 197 «О внесении изменений в штатное расписание»).
Вновь созданный объект инфраструктуры «Лаборатория генетического редактирования и геномной селекции хлебных злаков» возглавила директор ВИР, доктор биологических наук, профессор РАН Хлесткина Елена Константиновна.
В состав коллектива Лаборатории генетического редактирования и геномной селекции хлебных злаков вошли как ведущие ученые обозначенного направления, так и молодые исследователи. 50 % коллектива составляют молодые ученые в возрасте до 39 лет.
В рамках реализации исследовательской программы «Хлеба России» создан центр коллективного пользования SpeedBreed на базе СФНЦА. Разработаны положение, регламент и программа развития ЦКП на ближайшие 3 года.
Вновь созданный объект инфраструктуры «Центр коллективного пользования SpeedBreed на базе СФНЦА. Центр возглавил заместитель директора СФНЦА по научно-технической работе кандидат химических наук Захаренко Александр Михайлович.
В ходе работы проведена апробация использования комплекса мультиспектральных камер в комбинации с обычными цветовыми фото-данными, проведено фенотипирование посевного материала, в том числе сортов Омского АНЦ (сорта пшеницы Омская 42, Омская 45). Проводятся работы по поддержке и модернизация интегрированной дата-платформы фенотипических данных (ДП ФД). Разработаны требования к экспериментальной площадке ЦКП по ускоренной селекции SpeedBreed для ускоренного выведения новых сортов сельскохозяйственных культур. Разработаны условия проведения исследований на базе ЦКП. Разработаны подходы и инструменты в виде программного комплекса для анализа морфологических характеристик растений. Проведен анализ корреляции спектральных характеристик выборки, полученных со спектральных анализаторов с данными из литературных источников. Согласованны методические подходы к осуществлению полевого фенотипирования на разных площадках.
В соответствии с Планом-графиком работ, выполняемых в рамках реализации исследовательской программы по теме «Хлеба России», была создана научно-исследовательская лаборатория «Лаборатория феномики хлебных злаков» в составе Института биологии и биомедицины ННГУ им. Н.И. Лобачевского и утверждено Положение о лаборатории. На Лабораторию возлагаются следующие задачи: привлечение молодых специалистов (студентов бакалавриата и магистратуры, аспирантов) к фундаментальным и прикладным исследованиям и их закрепление в научной среде; развитие технологий фенотипирования хлебных злаков в лабораторных и полевых условиях; валидация разработанных методов фенотипирования, создание протоколов внедрения новых подходов в процесс селекции хлебных злаков; осуществление технической поддержки исследований в области генетических технологий в растениеводстве, ориентированных на повышение производительности и результативности фенотипирования растений в селекционных исследованиях. содействие межвузовскому сотрудничеству в вопросах формирования компетенций в области ускорения селекции сельскохозяйственных культур.
Лаборатория обладает широким спектром инструментальных возможностей для выполнения фенотипирования в лабораторных и полевых условиях. Методы фенотипирования базируются на использовании оборудования для мульти- и гиперспектрального имиджинга, флуоресцентного имиджинга и тепловизионного имиджинга, имеющегося в распоряжении исполнителей проекта. Также дополнительно была осуществлена закупка оборудования для Лаборатории феномики хлебных злаков в отчетный период.
Созданная лаборатория может использовать информационные и телекоммуникационные возможности ННГУ для осуществления своей деятельности. ННГУ осуществляет поддержание деятельности лаборатории феномики хлебных злаков, включая инфраструктурную и организационно-правовую составляющие.
Работа созданной лаборатории внесёт вклад в развитие исследований, направленных на совершенствование методов фенотипирования хлебных злаков и их применение для ускорения селекционного процесса, а также в создание кадрового потенциала для своевременного и эффективного ответа государства и общества на потребности в ускорении селекции новых сортов сельскохозяйственных культур.
В рамках реализации исследовательской программы «Хлеба России» в 2023 году на базе соисполнителей программы Самарского НИИСХ – филиала СамНЦ РАН, Омского АНЦ и СФНЦА для проведения научно-исследовательских работ, непосредственно связанных с реализацией исследовательской программы, созданы три новых объекта инфраструктуры:
– «Лаборатория количественной генетики и геномного анализа» на базе Самарского НИИСХ – филиала СамНЦ РАН
«Лаборатория количественной генетики и геномной селекции» на базе Омского АНЦ
«Лаборатория количественной генетики» на базе СФНЦА.
Вновь созданные объекты инфраструктуры возглавили директор ведущие ученые соисполнителей исследовательской программы «Хлеба России».
50 % коллективов вновь созданных объектов инфраструктуры составляют молодые ученые в возрасте до 39 лет.
В 2021 году в целях развития международного сотрудничества ВИР подавал заявку на участие и получил поддержку в исследовательской программе по теме «Активизация сетевого сотрудничества генетических банков (Activated Genebank Network – AGENT): Исследование филогении и современного состояния сортов и видов важнейших злаковых культур (пшеницы, овса, ячменя) и их дикорастущих предков с использованием методов секвенирования следующего поколения и полногеномного поиска ассоциаций с целью выявления хозяйственно ценных признаков для целей селекции» (соглашение № 075-15-2021-939 от 30 сентября 2021 г.).
В рамках реализации исследовательской программы по теме “Активизация сетевого сотрудничества генетических банков (Activated Genebank Network – AGENT): Исследование филогении и современного состояния сортов и видов важнейших злаковых культур (пшеницы, овса, ячменя) и их дикорастущих предков с использованием методов секвенирования следующего поколения и полногеномного поиска ассоциаций с целью выявления хозяйственно ценных признаков для целей селекции” с 08 ноября 2021 года на базе ВИР для проведения научно-исследовательских работ, непосредственно связанных с реализацией исследовательской программы, создан новый объект инфраструктуры – «Центр Международного сотрудничества по зерновым культурам ВИР» (Приказ ВИР от 08.11.2021 № 202 «О внесении изменений в штатное расписание»).
Вновь созданный объект инфраструктуры «Центр Международного сотрудничества по зерновым культурам ВИР» возглавил доктор биологических наук, профессор Родионов Александр Викентьевич.
В состав коллектива «Центр Международного сотрудничества по зерновым культурам ВИР» вошли как ведущие ученые, так и молодые исследователи в возрасте до 39 лет, составляющие 50 % коллектива.
Реализация Проекта направлена на проведение исследований в целях развития новой для научного коллектива тематики: молекулярно-генетическому анализу образцов, представляющих разнообразие генофонда культурных форм и диких родичей картофеля, сохраняемого в коллекции ВИР.
Объект исследования: дикие северо- и южноамериканские виды и аборигенные культурные виды картофеля.
Предмет исследования: Rpi-гены у видов картофеля из разных генцентров, как результат формирования защитных механизмов, обеспечивающих выживание растений при взаимодействии с возбудителем фитофтороза – омицетом Phytophthora infestans Mont. de Bary.
Реализация задач проекта станет существенным вкладом в создание идентифицированного генофонда, который необходим для развития современных селекционных технологий. Сведения о нуклеотидных последовательностях фрагментов Rpi-генов, вместе с данными о морфологических отличиях у разных видов картофеля, позволят дополнить знания о родственных взаимоотношениях в пределах секции Petota Dumort. рода Solanum L.
Проект поддержан грантом на 2022-2023 гг. по приоритетному направлению деятельности Российского научного фонда «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований малыми отдельными научными группами».
Проект РФФИ 20-016-00072 «Взаимосвязи признаков продуктивности, адаптивности и содержания алкалоидов в семенах люпина узколистного в условиях Северо-Запада РФ»
Руководитель – д.б.н. М.А. Вишнякова
Состав участников: Шеленга Т.В., Кушнарева А.В., Попов В.С.., Абдуллаев Р.А., Егорова Г.П., Л.Л.Малышев
Проект направлен на решение проблемы рационального использования генетических ресурсов растений. В рамках проекта будет осуществлена систематизация имеющегося в коллекции ВИР генетического разнообразия люпина узколистного по ряду селекционно значимых признаков. Люпин узколистный (Lupinus angustifolius L.) – высокобелковая зернобобовая культура, хорошо адаптированная к сравнительно высоким широтам, в частности к условиям Северо-Запада РФ, к кислым и бедным почвам. Возможности применения люпина узколистного как культурного растения очень широки. Пока его используют преимущественно как кормовую и сидеральную культуру, но имеются большие перспективы применения в пищевой промышленности и кулинарии, фармацевтике. Однако производство кормов и продуктов питания из большей части имеющихся генетических ресурсов вида лимитировано наличием в семенах и зеленой массе растения вторичных метаболитов – алкалоидов. В коллекции ВИР выявлена значительная изменчивость признака «содержание алкалоидов» в семенах люпина узколистного. В проекте предполагается скрининг генофонда по содержанию алкалоидов методами современной биохимии, выявление их качественного состава, динамики накопления в процессе развития растений и установление взаимосвязи этих признаков с семенной продуктивностью, поражаемостью растений болезнями и другими агрономическими и морфологическими характеристиками образцов. Выявление связей признаков имеет большое значение для селекции. Известно, что мировая практика использования низкоалкалоидных сортов у других культивируемых видов люпина столкнулась с их большей восприимчивостью к болезням и листогрызущим насекомым по сравнению с высокоалкалоидными («горькими») формами. Новизна проекта выразится в оптимизации методик выделения и определения концентрации и качественного состава алкалоидов в семенах люпина узколистного для широкомасштабного скрининга коллекции, выявлении разнообразия изучаемого материала по этим признакам и перспективных для селекции форм, установлении связей важных селекционно значимых признаков, в получении знаний о динамике накопления в растении и изменении качественного состава алкалоидов в процессе онтогенеза растения. Значение люпина в увеличении функциональности кормов и пищевых продуктов наряду с таким важным свойством как высокая средообразующая роль определяет актуальность увеличения его производства и потребления на основе создания новых низкоалкалоидных высокопродуктивных и устойчивых к болезням сортов. Наличие хорошо охарактеризованного исходного материала оптимизирует процесс селекции. Поэтому наряду с получением новых фундаментальных знаний наш проект имеет важное народнохозяйственное значение.
Цель проекта – выявить взаимосвязи продуктивности и поражаемости растений патогенами в генофонде люпина узколистного из коллекции ВИР с содержанием и качественным составом алкалоидов в семенах
Задачи проекта.
- Создать выборку люпина узколистного с максимальным разнообразием по степени содержания алкалоидов, направлениям использования и по морфологическим особенностям растений.
- Оптимизировать методики выделения и определения алкалоидов из семян люпина узколистного.
- Определить качественный состав и концентрацию алкалоидов в семенах у образцов изучаемой выборки.
- Определить динамику накопления алкалоидов и других низкомолекулярных метаболитов в семенах в зависимости от стадии развития растений.
- Провести полевую оценку выборки люпина узколистного по признакам продуктивности.
- Провести полевую оценку поражаемости изучаемых образцов патогенами.
- Проанализировать взаимосвязи изученных признаков (продуктивность, поражаемость патогенами, содержание алкалоидов в семенах).
Публикации
Vishnyakova M.A., Kushnareva A.V., Shelenga T.V., Egorova G.P. Alkaloids of narrow-leaved lupine as a factor determining alternative ways of the crop’s utilization and breeding. Vavilovskii Zhurnal Genetiki i Selektsii=Vavilov Journal of Genetics and Breeding. 2020;24(6):625-635. DOI 10.18699/VJ20.656 https://vavilov.elpub.ru/jour/article/view/2778
Kushnareva A.V., Shelengа T.V., Perchuk I.N., Egorova G.P., Malyshev L.L., Kerv Yu.A., Shavarda A.L., Vishnyakova M.A. Selection of an optimal method for screening the collection of narrow-leaved lupine held by the Vavilov Institute for the qualitative and quantitative composition of seed alkaloids. Vavilovskii Zhurnal Genetiki i Selektsii=Vavilov Journal of Genetics and Breeding. 2020;24(8):829-835. DOI 10.18699/VJ20.680 http://www.bionet.nsc.ru/vogis/new/
Abdullaev R.A., Vishnyakova M.A., Egorova G.P., Radchenko E.E. Phytosanitary monitoring of the narrow-leaved lupine collection of VIR in the northwest of Russia. Proceedings on Applied Bota ny, Genetics and Breeding. 2021;182(3):167-173. DOI: 10.30901/2227-8834-2021- 3-167-173 https://elpub.vir.nw.ru/jour/article/view/1042
Vishnyakova M.A., Vlasova E.V., Egorova G.P. Genetic resources of narrow-leaved lupine (Lupinus angustifolius L.) and their role in its domestication and breeding. Vavilovskii Zhurnal Genetiki i Selektsii=Vavilov Journal of Genetics and Breeding. 2021;25(6):620-630. DOI 10.18699/VJ21.070 https://vavilov.elpub.ru/jour/article/view/3134
Вишнякова М.А., Крылова Е.А. Перспективы получения низкоалкалоидных и адаптивных форм люпина узколистного на основе геномных и транскриптомных ресурсов вида. Биотехнология и селекция растений. 2022. № 2. DOI: 10.30901/2658-6266-2022-2-o1
Проект РНФ № 23-76-00005
Генотипирование и хемотипирование разнообразия образцов овса и ячменя коллекции ВИР по признакам качества зерновки для развития новых направлений селекции следующего поколения
Конкурс 2023 года по мероприятию «Проведение исследований на базе существующей научной инфраструктуры мирового уровня» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными
Руководитель проекта − И.Г. Лоскутов
Объект инфраструктуры − Институт органической химии им. Н.Е. Зелинского РАН
Главным направлением селекции сельскохозяйственных культур является увеличение продуктивности и улучшение качественных показателей зерна. Для формирования высокой урожайности растений необходимо создание сортов с высоким потенциалом продуктивности и качества. Успешное решение этих и вновь возникающих проблем селекции возможно лишь при наличии соответствующего генотипированного исходного материала. Большое значение здесь приобретает выделение и создание источников и доноров хозяйственно ценных признаков и тщательность изучения компонентов для гибридизации с использованием методов генетики, биохимии и молекулярной биологии. В настоящее время в мире все больше проявляются тенденции утраты биологического и, что особенно важно, генетического, разнообразия диких и культурных видов растений. Сравнительное изучение видового и внутривидового разнообразия овса и ячменя вызвано широким практическим интересом для селекционных исследований.
Зерно овса и ячменя имеет высокую питательную ценность, содержит незаменимые омега 3 и 6 ненасыщенные жирные кислоты, основные минеральные элементы, глобулярные белки, β-глюканы и характеризуется наличием разнообразных химических веществ, проявляющих антиоксидантные свойства. В тоже время использование овса в нашей стране ограничено исключительно зернофуражными целями, как источника белка и лизина, хотя за рубежом овес и ячмень довольно широко, особенно в последнее время, используются на пищевые и диетические цели, для расширения ассортимента функциональных продуктов питания.
Исходным материалом для селекции всех сельскохозяйственных культур в Российской Федерации служит мировая коллекция ВИР им. Н. И. Вавилова. Коллекция овса насчитывает более 14 тыс. образцов культурных и диких видов овса с разным уровнем плоидности, геномным составом и географическим происхождением. Коллекция ячменя насчитывает более 18 тыс. образцов из всех центров происхождения и разнообразия этой культуры. Коллекции обеих культур представлены мировым разнообразием староместных сортов, которые возделывались еще с конца ХIХ века, и селекционными сортами с разным уровнем селекцонной проработки, используемыми в настоящее времени на земном шаре, а также сортами, внесенными в Реестр селекционных достижений РФ.
Данный проект нацелен на получение экспериментальных данных по комплексу биохимических свойств и метаболомного профилирования (содержанию белка, крахмала, масла, жирнокислотного состава масла, незаменимых ненасыщенных омега 3 и 6 жирных кислот, витамина F, провитамина А, β-глюканов, антиоксидантной активности, сумме фенольных соединений и других антиоксидантов) с использованием методов полногеномного анализа ассоциаций (GWAS) образцов культурного овса и ячменя и ассоциаций генотип-фенотип по широкому спектру признаков, что будет способствовать выделению и использованию новых источников и доноров качества зерна и биотической устойчивости для расширения генетической основы создаваемых сортов. Будет проведена идентификация генов, связанных с биосинтезом β-глюканов путем ресеквинирования аллельных вариантов искомых генов у хемотипированных образцов овса и ячменя.
Сравнительное изучение широкого спектра биохимических признаков разнообразия овса и ячменя и их генотипирование проводится впервые и имеет фундаментальное значение для получения новых знаний по по биохимической структуре зерновки изученных культур, а также для использования конкретных образцов в практической селекции овса и ячменя, направленной для получения функциональных продуктов питания. В ходе изучения будет разработана калибровочная кривая для экспресс-определения макропоказателей качества в зерне (зеровой модуль) ячменя и овса (масло, белок, крахмал, β-глюканов) методом спектрометрии в ближнем ИК диапазоне.
Для метаболономики и хемотипирования материала в Институте органической химии им. Н.Е. Зелинского РАН (ЦКП ИОХ РАН) будут применяться самые современные аналитические методы и оборудование. Использование спектроскопии ядерно-магнитного резонанса (ЯМР) является одним из наиболее часто используемых методов для метаболомики, поскольку он способен определять состав и структуру соединений и позволяет идентифицировать большое число метаболитов.
Но зерновые культуры, в частности, овес и ячмень, не являются предметом исследования в химических и технологических лабораториях по поиску новых пищевых ингредиентов в нашей стране. Вместе с тем, генетическое разнообразие рода Avena L. и рода Hordeum L.в коллекции ВИР, практически комплексно не изучено с использованием широкого спектра хемотипирования и метода полногеномного анализа ассоциаций (GWAS). Благодаря уникальности коллекции ВИР исследование с помощью метода GWAS будут получены новые знания об структурно-функциональной организации широкого спекра генов разнообразия овса и ячменя, что позволит не только верифицировать локусы, обнаруженные ранее другими исследователями, но и выявить новые.
В результате изучения будет выделен новый исходный материал для селекции овса и ячменя, обладающий комплексом хозяйственно ценных признаков, улучшенными показателями качества, адаптивностью и устойчивостью к заболеваниям. Все выделенные генотипированные образцы будут разосланы в ведущие селекцентры РФ, для включения их в ускоренный селекционный процесс с целью получения высокоурожайных высококачественных и устойчивых к биотическим факторам сортов овса и ячменя нового поколения. Для сортов, входящих в Реестр селекционных достижений РФ, будут разработаны рекомендации по использованию их в непосредственной переработке для получения продуктов питания.
Данный проект может привести к развитию новых направлений в селекции, в том числе маркер-ориентированной селекции (MAS), зерновых культур следующего поколения в РФ, которые повысят инвестиционную привлекательность по выращиванию, переработке и получению функциональных продуктов питания с высокой добавочной стоимостью.
Проект РНФ 23-16-00195 от 15 мая 2023 г.
Выявление физиологических и молекулярных маркеров для поиска засухоустойчивых и высокопродуктивных генотипов в генофонде гуара (Cyamopsis tetragonolоba (L.) Taub.) – исходного материала для селекции отечественных сортов
Проект направлен на выявление адаптационного потенциала и раскрытие механизмов толерантности к засухе гуара (Cyamopsis tetragonolоba (L.) Taub.) – нетрадиционного для РФ культурного бобового растения многопрофильного использования. Наиболее ценный и стратегически важный продукт, получаемый из семян гуара, – камедь (галактоманнан). Ее используют в качестве присадки для буровых растворов в нефтедобывающей промышленности. РФ зависит от импорта камеди, поскольку основное производство гуара сосредоточено в тропических районах. Гуар — теплолюбивое и нетребовательное к почве растение, характеризуется как умеренно засухоустойчивое. Между тем, известно, что при оптимальном влагообеспечении его семенная продуктивность, а также выход и вязкость камеди увеличиваются многократно. В последнее десятилетие российские аграрии приобрели опыт по выращиванию гуара в южных регионах нашей страны, а создание нескольких сортов российской селекции свидетельствует о перспективах производства отечественной гуаровой камеди. Для этого необходимо понять механизмы адаптации растения к определенным условиям среды для эффективного поиска в генофонде гуара генотипов, способных использовать почвенно-климатический потенциал РФ. Для достижения этой цели был инициирован данный проект. Объектом исследования станут образцы гуара из коллекции ВИР, полевое фенотипирование которых будет осуществлено на Волгоградской опытной станции ВИР в закрытом грунте на поливе и без полива. Будут выявлены контрастные по отношению к засухе генотипы, для которых будут детально охарактеризованы связанные со стрессом изменения продуктивности семян и вегетативной массы, выхода и вязкости камеди, паттернов первичных и вторичных метаболитов. Будет проведен анализ аллельного состояния гена засухоустойчивости CtMT1, осуществлен поиск молекулярных маркеров к нему. Будет проанализирован транскриптом семян гуара на разных сроках спелости семян и исследованы профили экспрессии генов, вовлечённых в синтез галактоманнана (камеди). Будет проведён поиск корреляций морфологических и физиологических характеристик засухоустойчивости с экспрессией генов, содержанием индивидуальных белков и метаболитов, что позволит выявить маркерные гены, белки и метаболиты экспрессия/содержание которых ассоциированы с сохранением свойств камеди в условиях засухи. Будет изучено влияние изменений, происходящих и во взаимодействиях гуара с азотфикирующими бактериями при засухе, на интересующие нас параметры продуктивности. Будет исследована способность гуара взаимодействовать и с другим микросимбионтом – грибами арбускулярной микоризы в почвах Нижнего Поволжья, поскольку микоризация помогает растениям противостоять засухе и приводит к увеличению урожайности семян, содержания полезных метаболитов и, вполне вероятно, может привести к увеличению содержания камеди в семенах гуара. Для понимания связи между отдельно анализируемыми событиями будет проведен интегрированный анализ всех полученных данных, что позволит аннотировать метаболические и регуляторные пути, вовлеченные в ответ на засуху. Поскольку «мультиомиксный» подход будет впервые использован для идентификации морфологических, физиологических и молекулярных маркеров системных изменений, происходящих у гуара в ответ на засуху, фундаментальный характер и новизна данного проекта не вызывает сомнений. Его важное практическое значение выражается в разработке предпосылок для маркер-опосредованной селекции гуара – новой стратегически важной для РФ культуры. Познание фундаментальных основ формирования и развития симбиотических взаимоотношений и путей их оптимизации ведет к снижению необходимости применения минеральных удобрений, что имеет значительный экономический и природоохранный эффект. Содержание проекта позволяет быть уверенным в его высокой актуальности и востребованности полученных данных в селекционных и растениеводческих работах для получения и производства новых высокопродуктивных и засухоустойчивых сортов гуара для условий РФ.
Руководитель проекта – Вишнякова М.А.