Современные исследования генетических ресурсов растений: в развитие научных школ и научных направлений, основанных при Н.И. Вавилове

Полный текст

Выпуск № 3 журнала «Экологическая генетика» открывает серию публикаций, посвященных памяти академика Николая Ивановича Вавилова, со дня рождения которого исполняется 135 лет. Во всем мире Н.И. Вавилов известен в первую очередь в связи с уникальной коллекцией генетических ресурсов растений, которую он собрал вместе со своими соратниками. Н.И. Вавилов заложил основы системной работы с коллекций по направлениям «мобилизация», «сохранение», «изучение» и «использование», внедрил эколого-географический принцип сохранения и изучения генетических ресурсов растений. Для проведения масштабных работ по изучению генетических ресурсов растений Н.И. Вавилов привлек в созданный им институт (Всесоюзный институт прикладной ботаники и новых культур, затем переименованный во Всесоюзный институт растениеводства — ВИР, позже преобразованный в Федеральный исследовательский центр Всероссийский институт генетических ресурсов растений имени Н.И. Вавилова, на базе которого 8 февраля 2022 г. Указом Президента Российской Федерации создан Национальный центр генетических ресурсов растений) ученых-генетиков, биохимиков, физиологов. Сложились научные школы, результаты работы которых вместе с работами самого Вавилова над системным изучением мировых ресурсов культурных растений и их диких родичей, полностью изменили представление об исходном материале для селекции, позволили на научной основе внедрить системные меры, коренным образом изменившие работу в сфере не только создания, но и использования селекционных достижений (например, разработанные и внедренные системы сортоиспытания, интродукции и карантина растений, контроля сортовой идентичности семенного материала и т. д.). Практическим достижениям предшествовали фундаментальные открытия и труды Н.И. Вавилова (открытие центров происхождения культурных растений [1], открытие закона гомологических рядов в наследственной изменчивости [2], создание учения о иммунитете растений [3]) и его соратников: в частности, фундаментальные работы основателя прикладной экологической физиологии Н.А. Максимова [4], раскрывшего физиологические основы устойчивости растений к абиотическим стрессовым факторам (в первую очередь механизмы засухоустойчивости); теоретические основы отдаленной гибридизации, разработанные выдающимся генетиком Г.Д. Карпеченко [5]; капитальный труд «Биохимия культурных растений» Н.Н. Иванова [6], который впервые в мире кардинально изменил подход к химическим исследованиям культурных растений, раскрывая наследственную изменчивость количества и качества химических веществ.

В выпуске № 3 представлен срез современных работ в области изучения генетических ресурсов растений, который демонстрирует преемственность и развитие на новом уровне направлений, основанных Н.И. Вавиловым и его соратниками.

Статья Е.Е. Радченко с соавторами «Генетическое разнообразие образцов ячменя из Монголии по устойчивости к обыкновенной злаковой тле» [7] представляют направление иммуногенетики растений. Изучение авторами 175 образцов местного ячменя из Монголии по устойчивости к тле, отбор устойчивых образцов и проведение анализирующих скрещиваний позволили установить, что выявленные устойчивые образцы (к-3885, к-3904 и к-4080) несут по одному доминантному гену устойчивости, отличающихся от известного гена Rsg1 и различающихся между собой.

Статьи Е.А. Крыловой с соавторами «Влияние влажности воздуха на изменчивость морфологических признаков Vigna unguiculata (L.) Walp. в искусственных условиях» [8] и Е.А. Заикиной с соавторами «Поиск SNP-маркеров стрессоустойчивости в генах TaDREB1 и TaWRKY19 мягкой пшеницы в условиях Предуральской степной зоны» [9] представляют направление физиологической генетики растений. Изучение Е.А. Крыловой образцов вигны спаржевой различного происхождения с разным типом роста в контролируемых условиях, контрастных по влажности воздуха, позволило связать изменчивость по 14 параметрам с генотипом растений. Изучение диапазона изменчивости морфологических признаков вигны в условиях, контрастных по влажности, будут содействовать ускоренному получению высокопродуктивных сортов, адаптированных для выращивания и механизированной уборки вигны спаржевой не только в регионах с привычным для этой культуры сухим климатом (например, Астраханская область), но и в условиях влажного климата (Приморский край). Исследование аллельных вариантов генов TaDREB1 и TaWRKY19 у 16 сортов и линий озимой и яровой мягкой пшеницы, контрастных по признакам зимостойкости и засухоустойчивости, позволило Е.А. Заикиной и соавторам выявить однонукледотидные замены, ассоциированные с зимостойкостью и засухоустойчивостью. Полученные данные будут содействовать разработке диагностических SNP-маркеров для селекции, а также могут быть использованы для дизайна редактирующих конструкций с целью изменения аллельных вариантов у коммерческих сортов для повышения их устойчивости к изучаемым факторам абиотического стресса.

Статья Н.Ю. Малышевой с соавторами «Особенности биохимического состава жизненных форм люцерны хмелевидной (Medicago lupulina L.)» [10] представляет направление биохимии растений. При изучении 20 образцов люцерны хмелевидной по биохимическим показателям определен диапазон изменчивости по количеству химических компонент, ценных как с точки зрения кормопроизводства, так и с точки зрения устойчивости растений люцерны к стрессовым факторам. Полученные результаты будут содействовать отбору исходного материала для селекции высокопродуктивных сортов люцерны хмелевидной кормового направления использования.

Статьи И.В. Поротникова с соавторами «Эффективность молекулярных маркеров гена-супрессора SKr, определяющего скрещиваемость мягкой пшеницы с рожью посевной» [11] и С. Лю с соавторами «Использование генов R-nj, B1, Pl1 для улучшения маркерных свойств в селекции гаплоиндукторов кукурузы» [12] представляют направление генетики и биотехнологии растений. В работе И.В. Поротникова изучение образцов пшеницы мягкой при помощи маркеров к гену, контролирующему скрещиваемость пшеницы с рожью, выявлены наиболее эффективные маркеры гена SKr, которые могут быть использованы для поиска потенциально совместимых с рожью образцов в коллекциях ex situ, для контроля сохранности рецессивных аллелей skr при репродуцировании семян образцов, а также в селекционных программах. В статье С. Лю и соавторов описано создание на основе применения маркеров R-nj, B1, Pl1 эффективных гаплоиндукторных линий кукурузы с соответствующими маркерами гаплоиндукции.

Таким образом, в современных работах по комплексному изучению генетических ресурсов растений в России сегодня мы наблюдаем лучшие традиции и преемственность направлений исследований научных школ, созданных при Н.И. Вавилове, и одновременно интеграцию этих системных традиционных подходов с самыми современными методами молекулярной генетики.

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ

Источник финансирования. Работа выполнена при поддержке проекта ВИР № 0481-2022-0007.

ADDITIONAL INFORMATION

Funding source. The work was carried out with the support of the project of VIR No. 0481-2022-0007.

Об авторах

Елена Константиновна Хлесткина

Автор, ответственный за переписку.
Email: director@vir.nw.ru
ORCID iD: 0000-0002-8470-8254
SPIN-код: 3061-1429

д-р биол. наук, профессор, директор

Список литературы

Дополнительные файлы