Том 18, № 1 (2020)

Контакты Н.И. Вавилова (ВИР) и Ю.А. Филипченко (кафедра генетики Ленинградского ГУ) отражают тесное взаимодействие науки и образования в фундаментальной и прикладной генетике в первой половине ХХ в. Это сотрудничество заложило основы будущего Института генетики АН СССР, первым директором которого стал Н.И. Вавилов в 1933 г. По его инициативе в университете была организована кафедра генетики растений (1932 г.), которую возглавил Г.Д. Карпеченко. В университете преподавали Г. Мёллер и К. Бриджес, приглашенные Вавиловым в Институт генетики. После лысенковщины возрождение генетики в университете в 50-е гг. ХХ в. происходило под влиянием идей Вавилова, погибшего в 1943 г. в заключении. В этих событиях несомненны роли Лобашёва и Фёдорова — в прошлом сотрудников Вавилова и Карпеченко.

Статья посвящена памяти Сергея Александровича Гостимского, профессора кафедры генетики биологического факультета МГУ. Рассмотрен его путь как ученика, ученого, учителя

Структуризация и фенотипирование генетического разнообразия — важное направление работы с исходным и селекционным материалом. Предметом исследования выбраны биохимические признаки, выявляемые в ходе метаболомного анализа, проведенного с использованием газовой хроматографии с масс-спектрометрией. Объекты — зерна пленчатых (ПФ) и голозерных форм (ГФ) овса посевного (Avena sativa L.) из коллекции отдела генетических ресурсов овса, ржи, ячменя ВИР. Основная задача работы — выявление различий между формами овса на уровне метаболомных спектров. Полученные спектры отражают метаболическое состояние генотипов различного эколого-географического происхождения. Проведено сравнение по важнейшим группам метаболитов, имеющим важное значение для формирования признаков устойчивости к стрессорам, пищевых, лечебных, диетических достоинств зерновой продукции. В том числе внимание уделено биологически активным соединениям, определяющим функциональную ценность продукции для питания человека — фенольным соединениям и свободным аминокислотам. Доля фенольных соединений в метаболитном профиле ПФ выше таковых у ГФ. Установлены отличия метаболомных профилей ГФ и ПФ, которые подтверждены статистически. Выявлены образцы с наиболее оптимальным питательным составом для использования в пищевых целях и формирования устойчивости к биотическим и абиотическим стрессам окружающей среды.

Мучнистая роса (возбудитель Blumeria graminis) — одно из наиболее распространенных и вредоносных грибных заболеваний зерновых культур, особенно в регионах с влажным климатом. Для патогена характерно дифференциальное взаимодействие с генотипами растений-хозяев. Наиболее рациональный, дешевый и экологически безопасный способ борьбы с мучнистой росой — возделывание сортов злаковых культур, защищенных разными генами устойчивости. Запас эффективных генов может пополняться за счет изучения коллекции генетических ресурсов культурных растений, интрогрессии устойчивости от диких родичей, а также за счет мутантных форм, созданных с помощью традиционных (искусственный мутагенез) и биотехнологических методов, включая редактирование генома. В этой связи в последние десятилетия возрос интерес к поиску и идентификации генов устойчивости, выяснению их структурно-функциональной организации, а также анализу молекулярных механизмов формирования признака. В обзоре обобщена современная информация об идентифицированных генах устойчивости к мучнистой росе основных зерновых культур — пшеницы, ячменя и овса. Приведен список идентифицированных на молекулярном уровне генов пшеницы и ячменя. Среди них: гены, кодирующие белки NLR и CLR (Pm2, Pm3, TaMla2, TaMla3 мягкой пшеницы, Pm8 ржи, Mla ячменя), рецептор-подобные белки (Mlo ячменя), транспортные белки и рецептор-подобные киназы (Lr34, Lr67, Pm21 пшеницы).

В условиях климатических изменений особое значение приобретает оценка стабильности генотипов. Для ведения направленной селекции генотипов с узкой или широкой нормой реакции необходима оценка их стабильности уже на ранних этапах селекции. Цель исследования — изучение стабильности селекционно значимых признаков образцов овса и ячменя в контрастных эколого-географических условиях. В течение 3 лет в контрастных погодных условиях Санкт-Петербурга и Тамбовской обл. были изучены 25 образцов овса и 25 — ячменя. Сорта охарактеризованы средними значениями хозяйственно ценных признаков и коэффициентами регрессии генотипа на влияние среды bi по Эберхарту и Расселу. Наиболее чувствительными к смене эколого-географической обстановки оказались продолжительности периодов «всходы–колошение», «всходы–созревание» и урожайность зерна. Эти признаки в большей степени варьировали в зависимости от условий возделывания, чем от генотипа. По коэффициентам регрессии на условия среды достоверные различия генотипов были только по урожайности. Выделены контрастные группы сортов по коэффициентам регрессии на условия среды, генотипы с высокой урожайностью. Периоды «всходы–колошение» и «всходы–созревание», а также высота растения реагировали на изменение среды одинаково у разных сортов. Продолжительность вегетационного периода определялась суммой эффективных температур выше 15 °С. Сокращение вегетационного периода у обеих культур составило 3 сут при увеличении суммы эффективных температур выше 15 °С на 100 °С.

Лен (Linum usitatissimum L.) — важная масличная и прядильная культура. Применение современных методов селекции льна позволяет ускорять введение некоторых желаемых вариантов генов в генотипы будущих сортов. На сегодняшний день важным условием для их создания является развитие исследований, основанных на секвенировании нового поколения (NGS, Next Generation Sequencing). В данной обзорной статье обобщены результаты, полученные на основе применения NGS-секвенирования в исследовании льна. К настоящему моменту для L. usitatissimum получена генетическая карта cцепления с высокой плотностью маркеров, которую уже используют для более эффективного поиска локусов количественных признаков. На основе сравнительных исследований транскриптомов и микроРНК льна в контрольных и стрессовых условиях уточнены молекулярно-генетические механизмы ответов на биотические и абиотические стрессы. Была построена отличающаяся высокой точностью модель геномной селекции льна на устойчивость к пасмо. Также, благодаря применению NGS-секвенирования, удалось уточнить некоторые особенности эволюции геномов представителей рода Linum. Систематизированные в обзоре знания могут быть полезны для исследователей, ведущих работу по селекции льна, и представлять фундаментальный интерес для понимания филогенетических взаимоотношений внутри рода Linum, особенностей онтогенеза и механизмов ответа растений льна на различные факторы стресса.