Архив статей журнала
Животноводство - важный продовольственный ресурс для жителей территорий с холодным климатом, таких как Северная Евразия и высокогорные регионы, где возможности сельскохозяйственной деятельности крайне ограничены. В России площадь суши Арктической зоны составляет более 4.7 млн квадратных километров. Холодовой стресс является критической проблемой в отечественном животноводстве из-за воздействия на потребление корма (повышается), надои (понижаются), скорость роста (понижается) и репродуктивную функцию (снижается) крупного рогатого скота. Информация о молекулярных маркерах ДНК может быть использована для маркер-ориентированной и геномной селекции скота на устойчивость к холоду. Цель исследования включала выявление на основании доступной литературы молекулярных маркеров в потенциальных генах-кандидатах, ассоциированных с адаптацией к холоду, у различных пород крупного рогатого скота для дальнейших исследований, а также использования при маркер-ориентированной и геномной селекции. В результате изучения литературы по анализу ассоциаций отдельных однонуклеотидных полиморфизмов (SNP), полногеномному анализу ассоциаций, полногеномному секвенированию животных с экстремальными фенотипами, поиску следов отбора в геноме нами описаны 25 SNP (из них 8 приводили к несинонимичным аминокислотным заменам) в 18 генах-кандидатах ( HSP70, GRIA4, DDX23, MAATS1, COX17, THBS1, CCL5, UPK1B, PLA1A, NR1I2, ATF1, PRKAG1, IFNGR1, PPT1, NRAP, CD36, FGF5, PRDM16 ), достоверно ассоциированных с устойчивостью к холоду у шести пород крупного рогатого скота (саньхэ, голштинской, герефордской, казахской белоголовой, якутской, янбиан). Включение информации о молекулярных маркерах крупного рогатого скота в селекционные программы будет способствовать созданию новых устойчивых к холоду пород и повышению эффективности традиционных методов селекции.
В обзорной статье приведены результаты исследований, свидетельствующие об участии внеклеточных нуклеиновых кислот в процессах регенерации поврежденной ткани. Высвобождаемые из поврежденных клеток нуклеиновые кислоты в качестве аларминов, выступая лигандами для эндосомальных толл-подобных рецепторов (TLRs), активируют их и через TLR-зависимый механизм индуцируют стерильное воспаление, которое необходимо для восстановления повреждения. Нарушение регуляции процессов воспаления может привести к развитию различных патологий. Критическим является переход от фазы воспаления к фазе пролиферации. Этот переход сложно и четко регулируется, однако тонкости управления до конца не выяснены.
Для ускорения получения новых сортов мягкой пшеницы, накапливающих антоциановые соединения в зерне, ранее нами разработаны внутригенные ДНК-маркеры к регуляторным генам Pp и Ba, контролирующим биосинтез антоцианов в перикарпе и алейроновом слое зерновки соответственно. В настоящей работе эти маркеры совместно со сцепленными с целевыми микросателлитными маркерами апробированы при создании линий мягкой пшеницы на основе сорта Элемент 22 и селекционной линии BW49880, накапливающих антоцианы в перикарпе, алейроне и в обоих перечисленных слоях зерновки одновременно. В качестве доноров антоциановой пигментации использованы изогенные линии с окрашенными зерновками, созданные ранее на генетическом фоне сорта Саратовская 29. Оценено суммарное содержание антоцианов в цельнозерновой муке данных линий. Этот показатель зависел от генотипа, увеличиваясь в ряду: краснозерный < фиолетовозерный < голубозерный < чернозерный; за исключением фиолетовозерной линии, полученной на основе BW49880 (накапливающей одновременно Zn) и достоверно не отличавшейся от чернозерных линий. Обсуждается применение полученных линий в качестве перспективных доноров генов биосинтеза антоцианов для создания новых сортов пшеницы с повышенным содержанием антоцианов.
Факультативные формы тритикале могут давать потомство как после осеннего, так и весеннего сева. Вопрос, при каком типе сева их целесообразней выращивать, решается экспериментально. Цель данной работы заключается в определении способа сева факультативных форм тритикале, при котором они в большей степени реализовывают положительные свойства и потенциал продуктивности в условиях Новосибирской области. В 2020 и 2021 гг. после осеннего и весеннего сева изучены размещенные по черному пару по общепринятой методике полевого опыта факультативные формы тритикале, созданные из двух озимых сортов и четырех яровых коллекционных образцов. Тритикале Цекад 90/5 и Сирс 57/2/4, полученные из озимых сортов, показали длительный вегетационный период и высокую перезимовку (97.5-100 %) в отличие от четырех форм, выделенных из яровых коллекционных образцов - Укро, Квадро, Ульяна, Лотас, у которых этот показатель варьировал от 37.5 (Укро) до 80 (Лотас) %. У всех форм увеличились натура зерна, масса 1000 зерен, длина соломины, число колосков в колосе, а число зерен и длина колоса уменьшились (кроме Укро) при осеннем севе по сравнению с весенним. Число продуктивных стеблей после осеннего сева и перезимовки было существенно выше, чем после весеннего сева, у трех форм: Цекад 90/5, Сирс 57/2/4 и Квадро. У других трех форм, наоборот, растения после весеннего сева были более кустистыми. У тритикале Цекад 90/5 и Сирс 57/2/4 продуктивность зерна была значительно выше при осеннем севе, чем при весеннем. У четырех форм, выделенных из яровых коллекционных образцов, показатель продуктивности зерна оказался выше при весеннем севе. Таким образом, у факультативных форм тритикале, созданных из озимых сортов, лучшие показатели селекционно ценных признаков проявляются после осеннего сева, а у факультативных форм, созданных из яровых коллекционных форм, - после весеннего сева.
Представлен обзор шкал для оценки роста и развития злаков. Выделены классификации, посвященные оценке внешнего развития растений (фенологические шкалы Фикеса, Задокса, Хауна, BBCH) и развития апикальной меристемы. Кроме того, проанализированы двенадцать этапов органогенеза, а также указан их вклад в формирование элементов продуктивности. Приведено сравнение шкал роста и развития пшеницы, показано, как они соотносятся между собой.
Внесение аллелей улучшенного качества волокна от Gossypium barbadense L. в сорта широко культивируемого хлопчатника Gossypium hirsutum L. требует межвидовой интрогрессии, что предполагает использование линий с замещением отдельных хромосом. В данной работе при создании таких линий обнаружена тенденция снижения скрещиваемости, а также завязываемости и всхожести гибридных семян с увеличением числа беккроссов, выяснение причин которой представляет значительный интерес. При изучении скрещиваемости 12 моносомных и одной монотелосомной линий хлопчатника G. hirsutum с анеуплоидными гибридами BC 1 F 1 выявлены различия в скрещиваемости (от 7.14 до 100 %), причем в восьми вариантах наблюдалось увеличение в BC 2 F 1 по сравнению с гибридами BC 1 F 1, тогда как в пяти вариантах - уменьшение (до 7.14 %). У гибридов BC 3 F 1 определено значительное снижение скрещиваемости во всех вариантах (от 3.85 до 33.33 %), за исключением одной линии. В целом на протяжении четырех поколений зарегистрировано линейное снижение скрещиваемости в двух беккроссных вариантах (с линиями Мо17 и Тело21). Завязываемость гибридных семян также существенно различалась в BC 2 F 1, где в девяти вариантах наблюдалось снижение числа семян (от 8.43 ± 2.16 до 64.35 ± 4.47 %), а в четырех - увеличение по сравнению с гибридами BC 1 F 1. Для гибридов BC 3 F 1, наоборот, было характерно увеличение завязываемости семян в восьми вариантах, тогда как в трех - значительное снижение (от 7.14 ± 3.97 до 41.46 ± 7.69 %). Чередование высоких и низких показателей скрещиваемости и завязываемости семян объяснялось межвидовыми особенностями, специфичностью нехваток и генетической обусловленностью такого снижения у исходных моносомиков. Выявлено снижение всхожести беккроссных семян BC 2 F 1 в шести вариантах скрещиваний (от 30.00 до 87.71 %), тогда как в семи других вариантах - увеличение по сравнению с гибридами BC 1 F 1. Гибриды BC 3 F 1 характеризовались снижением всхожести семян в пяти вариантах (от 44.00 до 82.35 %) и увеличением - в шести. Снижение всхожести происходило из-за низкого прорастания семян с нуллисомией по сравнению с дисомными сибсами, что приводило к задержке общих темпов всхожести. Показана перспективность изучения беккроссных семей с достаточным числом гибридов и высокой всхожестью семян для выявления моносомных генотипов с чужеродным замещением хромосом вида G. barbadense в процессе дальнейшего беккроссирования
В обзоре приведена история создания современной систематики рода Triticum L., благодаря которой стало возможным исследовать многообразие видов пшениц. Использование молекулярно-биологических, генетических и цитогенетических методов незначительно приблизило тритикологов к созданию естественной классификации рода и оказалось не такой простой задачей, поскольку ученые до сих пор не могут прийти к единому мнению относительно ее объема. К настоящему времени значимым для изучения биоразнообразия и таксономии пшеницы становится метод компьютерного фенотипирования, позволяющий автоматизировать процесс определения видовой принадлежности исследуемых образцов. В статье рассмотрена ретроспектива изучения систематики рода Triticum и обсуждена филогения ее видов, выполнено сравнение полной (отечественной) и редуцированной (западной) систем рода.
18 декабря 2023 г. исполняется 125 лет со дня рождения выдающегося советского селекционера, ботаника, генетика академика АН СССР и действительного члена ВАСхНИл Николая Васильевича Цицина. Одного из плеяды блестящих советских ученых, успешно использовавших отдаленную гибридизацию для получения принципиально новых хозяйственно важных форм и сортов. Наряду с И. В. Мичуриным и Г. Д. Карпеченко он заложил основы теории отдаленной гибридизации растений и вместе с Г. К. Мейстером, В. Е. Писаревым, А. И. Державиным, С. М. Верушкиным, В. Н. Лебедевым, А. Ф. Шулындиным и другими отечественными селекционерами стоял у истоков ее практического применения для получения новых хозяйственно важных растений зерновых культур. Работы Н. В. Цицина и его учеников и сотрудников позволили получить принципиально новые ценные межвидовые и межродовые гибриды, закрепив приоритет России в таких исследованиях. Он создал первые в мире коммерческие сорта пшенично-пырейных гибридов, сорт тетраплоидной ветвистоколосой ржи и получил уникальный межродовой гибрид - многолетнюю пшеницу - новый рукотворный вид × Trititrigia cziczinii Tzvelev (син. Triticum × agropyrotriticum Cicin). В декабре 1938 г., к исходу третьего года строительства ВСХВ (ныне ВДНХ РФ, Москва), он был назначен ее директором и успешно справился с ее открытием. Н. В. Цицин завершил вторую попытку создания академического ботанического сада - ГБС АН СССР в Москве. В разное время руководил Сибирским НИИ зернового хозяйства (Омск), Зональным институтом зернового хозяйства центральных районов Нечерноземной зоны (пос. Немчиновка, Одинцовский р-н, Московская обл.), лабораторией отдаленной гибридизации АН СССР (Москва, позже пос. Октябрьское, Истринский округ, Московская обл.). Участвовал в возобновлении полноценной работы после переподчинения МСХ СССР и перевода в Москву созданной в Ленинграде В. В. Талановым и Н. И. Вавиловым при Всесоюзном институте растениеводства Госсорткомиссии (Госсортсети СССР). Был президентом Международного генетического конгресса (1978, Москва) и председателем Совета ботанических садов СССР.
В данной статье сообщены результаты исследований 2021 г., посвященных пшенично-ржаным амфиплоидам (ПРА), или тритикале, созданным разными способами: скрещиванием мягкой пшеницы с рожью и последующим удвоением числа хромосом (октаплоидные (8 х ) тритикале 8 х TDА и 8 х TDE), выделением дивергентных форм гексаплоидных (6 х ) тритикале из популяций 8 х тритикале, гибридизацией 8 х тритикале с 6 х ПРА, трехступенчатым скрещиванием (гибрид пшеницы × рожь × 6 х ПРА), гибридизацией полбы с 6 х ПРА и внутривидовой гибридизацией. Цель работы - изучение яровых и факультативных форм тритикале, созданных разными способами в СибНИИРС - филиале ИЦиГ СО РАН, по пяти признакам. Октоплоидные пшенично-ржаные формы значительно уступают гексаплоидным по плотности колоса, натуре и продуктивности зерна. Однако вследствие цитогенетической нестабильности 8 х ПРА служат источниками дивергентных гексаплоидных тритикале, которые несут селекционно ценные признаки. Пять изученных дивергентных генотипов 6х тритикале превзошли по изученным признакам исходные 8 х семьи тритикале и не уступили стандарту. Из них 6 х ТDA, выделенная из октаплоидной семьи 8 х ТDA, характеризовалась межфазным периодом «всходы - колошение», не превышавшим 43 сут. Две гексаплоидные формы, созданные скрещиванием полбы с тритикале, имели такой же показатель этого признака, а также натуру зерна, достигавшую 760 г/л. Самый короткий межфазный период «всходы - колошение», 41 день, отмечен у селекционных форм ДТ 182 и ДТ 24, созданных с участием полбы и тритикале, а также у стандарта - сорта Тимур. У них же и самый короткий колос. Октоплоидным по сравнению с гексаплоидными формами тритикале требуется больше времени от всходов до колошения - от 63 до 73 сут. У четырех факультативных тритикале этот период тоже длительный, превышал 62 сут. Из них две полученные из сортов, созданных на основе трехвидовых скрещиваний, обладали более высокой продуктивностью зерна, чем стандарт. Селекционный образец 6 x Сиарс 258, созданный на основе внутривидовой гибридизации, показал не только хорошую натуру, но и самую высокую в опыте продуктивность зерна, достигавшую 689 ± 24 г.
Главная задача селекции мягкой пшеницы - расширение ее разнообразия по генам, определяющим хозяйственно значимые признаки. Важным источником генетического разнообразия служат родственные пшенице культурные и дикие виды злаков. Значительный интерес представляют синтетические амфиплоиды, объединяющие генетический потенциал сразу нескольких видов. В селекции мягкой пшеницы наиболее применимы синтетические гексаплоидные пшеницы, получаемые путем скрещивания различных тетраплоидных пшениц (2 n = 4 х = 28, AABB) c Aegilops tauschii (2 n = 2 х = 14, DD) или последовательным скрещиванием диплоидных доноров геномов А, В и D. В данной работе мы исследовали хромосомный состав и фенотипические особенности линии 1102, полученной от скрещивания гексаплоидной тритикале (2 n = 6 х = 42, BBAARR) и синтетической пшеницы (2 n = 6 х = 42, AADDSS). Эксперимент по выращиванию с яровизацией и без, а также анализ аллельного состава гена VRN-1 позволили установить яровой образ жизни растений линии 1102. Цитогенетический анализ с использованием флуоресцентной гибридизации in situ показал, что кариотип линии не отличается от кариотипа мягкой пшеницы (BBAADD). Сравнительный анализ параметров формы зерна у 103 яровых сортов и линий гексаплоидной пшеницы с применением программы SeedCounter.2.3 показал, что линия 1102 существенно отличается от остальных образцов. Помимо округлой формы зерна для линии 1102 характерен компактный и остистый колос. По признаку «высота растения» ее можно отнести к карликовым или даже малорослым формам. Цитологическая стабильность гексаплоидного генома линии 1102 и ряд отличительных фенотипических особенностей позволяют рекомендовать ее в качестве донора признаков «короткостебельность» и «круглозерность» для селекции мягкой пшеницы.
Одним из научных направлений, которые развивались в Институте цитологии и генетики СО РАН во второй половине XX века, было изучение процессов, протекающих при межвидовой гибридизации. Основная цель отдаленной гибридизации заключается в использовании потенциала дикорастущих и культурных родичей мягкой пшеницы для расширения генетического разнообразия по хозяйственно важным признакам. В рамках данного направления созданы интрогрессивные линии мягкой пшеницы с генетическим материалом тетраплоидного вида Triticum timopheevii. Цель создания таких линий состояла в переносе эффективных генов устойчивости к грибным болезням в генофонд культивируемых сортов яровой мягкой пшеницы. В настоящее время коллекция интрогрессивных линий включает 100 образцов, полученных на основе пяти сортов мягкой пшеницы (Саратовская 29, Скала, Иртышанка 10, Целинная 20 и Новосибирская 67). С использованием интрогрессивных линий проведен ряд фундаментальных и прикладных исследований, посвященных изучению процессов стабилизации гибридного генома, характера хромосомных замещений и транслокаций, картированию генов устойчивости к возбудителям бурой и стеблевой ржавчины, созданию доноров локусов устойчивости к бурой ржавчине и анализу линий по признакам качества зерна. В данном обзоре кратко описаны история создания интрогрессивных линий T. aestivum/T. timopheevii и основные результаты, полученные с их участием.
В настоящее время в селекционном процессе, связанном с получением отдаленных гибридов, широко применяют биотехнологические подходы. Проблему неразвития эндосперма и гибели зародыша на ранних стадиях эмбриогенеза у гибридных зерновок можно решить с помощью метода культуры ткани. В данной работе представлены результаты получения гибридов в прямых и обратных скрещиваниях гексаплоидной тритикале (сортов Орден, Садко, линии ДТ-43 и селекционной линии Сиарс), мягкой пшеницы-донора фиолетовой окраски зерна (линия i: S29PF ) и фиолетовозерной полбы (линии 27-3/17 и31/16) с использованием метода эмбриокультуры in vitro. Этот способ позволил получить в общей сложности 41 растение F1 из 114 выделенных эксплантов. Получены фертильные растения F2 из комбинаций с донорами фиолетовой окраски зерна Орден × i: S29PF, i: S29PF × Орден и Садко × 27-3/17, которые в дальнейшем будут включены в селекционный процесс. Таким образом, биотехнологические подходы играют важную роль в создании исходного селекционного материала и преодолении несовместимости родительских форм в отдаленных скрещиваниях пшеницы с тритикале.