В Новосибирске развиваются геномные исследования сельскохозяйственных растений
Ученые Курчатовского геномного центра ФИЦ «Институт цитологии и генетики СО РАН» займутся секвенированием пангеномов сельскохозяйственных сортов картофеля, пшеницы и ячменя и разработкой технологии компьютерного фенотипирования растений.
«В прошлом году ФИЦ ИЦиГ СО РАН в составе консорциума “Курчатовский геномный центр” стал победителем конкурса на создание геномных центров мирового уровня в рамках национального проекта “Наука”. Уже полгода, как идет работа в этом направлении, и получены первые результаты», — говорит министр науки и инновационной политики Новосибирской области кандидат физико-математических наук Алексей Владимирович Васильев.
«Здесь решается целый комплекс задач. В первую очередь это фундаментальная наука, исследование геномов сортов растений и пород животных, характерных для РФ, и создание на их основе новых сортов и технологий, которые будут внедряться в сельское хозяйство нашей страны. Также мы занимаемся разработкой и применением новых технологий в области маркерной и геномной селекции, геномного редактирования. Другая часть наших задач связана с биотехнологиями на основе микроорганизмов для кормопроизводства и промышленности», — отмечает директор ФИЦ ИЦиГ СО РАН член-корреспондент РАН Алексей Владимирович Кочетов.
Одно из основных направлений Центра — модификация зерновых с помощью различных подходов (маркерная селекция, геномное редактирование) для получения более продуктивных, высококачественных, устойчивых к заболеваниям сортов с высокой вегетацией, подходящей для нашего климата. «Начаты работы по созданию линий пшеницы с различным содержанием цинка и железа в зерне, голозерных сортов ячменя. Также в рамках Геномного центра разрабатываются новые сорта овощных культур, в частности картофеля», — рассказывает руководитель отделения Курчатовского геномного центра ФИЦ ИЦиГ СО РАН доктор биологических наук Елена Артёмовна Салина.
Для генетики и селекции новых признаков сегодня необходимы обширные знания о геномах растений. «В рамках нашего проекта запланировано секвенирование так называемых пангеномов, которое предполагает прочтение генома не одного сорта растений, а нескольких его ближайших родственников, популяций из разных генотипов, сортов, линий. Это делается для того, чтобы мы могли на основе сравнения геномных последовательностей популяций оценить вариабельность генома, определить, какие мутации присутствуют и как они ассоциированы с различными важными признаками», — говорит ведущий научный сотрудник Курчатовского геномного центра ФИЦ ИЦиГ СО РАН кандидат биологических наук Дмитрий Аркадьевич Афонников. В рамках этого проекта ученые планируют собрать большой массив данных, связанных с накоплением последовательностей геномов пшеницы, ячменя и картофеля. Исследователи будут секвенировать, сравнивать между собой десятки тысяч растений и на основе полученной информации оценивать происхождение линий и сортов, определять полезные и вредные мутации.
Другое направление, которым займется центр — фенотипирование высокопроизводительных растений. «Селекция начинается с того, что мы должны выделить важный признак, связанный с урожайностью, продуктивностью, измерить и оценить его вариабельность в популяции. Ранее эта работа была очень трудоемкой. Всё делалось вручную с помощью линеек, на глаз. В рамках нашего проекта мы будем разрабатывать компьютерные технологии, которые позволят повысить эффективность этого фенотипирования в сотни и тысячи раз», — объясняет Дмитрий Афонников.
В этом случае исследователю для того, чтобы измерить, например, параметры колоса, не придется ходить по полю с линейкой (а ведь нужно обрабатывать тысячи образцов). Достаточно будет сфотографировать на смартфон, а затем уже программа автоматически произведет все необходимые измерения. Кроме того, компьютерные методы фенотипирования исключают субъективизм: проводить измерения с помощью такой технологии с одинаковой точностью сможет и студент, и кандидат наук. Ученые утверждают, что такие технологии могут быть использованы для широкого круга исследований.
Другая часть комплекса задач Курчатовского геномного центра — образовательная. Так, уже сейчас при его содействии в Новосибирском государственном университете формируется структура «Институт генетических технологий НГУ», где будет происходить подготовка специалистов в области генетики. Налажены контакты с Новосибирским государственным аграрным университетом и с рядом других вузов. Сформирована программа для заявки на конкурс по созданию научно-образовательных центров мирового уровня, ориентированных на взаимодействие с реальным сектором экономики. «Технологии, которые сейчас нарабатываются, конечно, составят основу индустриальных проектов, которые будут реализоваться в рамках национального проекта “Наука”», — отмечает Алексей Васильев.
Источник: Наука в Сибири; Фото Юлии Поздняковой
