skip to Main Content

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:

  1. Сохранение в живом виде генетических ресурсов растений российских коллекций в контролируемых условиях
  2. Ежегодное пополнение российской коллекции генетических ресурсов культурных растений
  3. 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:

  1. Эколого-географическое испытание сортов и гибридов картофеля в условиях Северо-Запада РФ
  2. 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

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.

Публикации:

  1. 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
  2. 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
  3. 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
  4. 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
  5. 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
  6. 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.
  7. 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
  8. 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.
  9. 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.

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.

Back To Top