Новосибирские генетики улучшают свойства ячменя

 

На проходящей в Новосибирске международной конференции «Генетика, геномика, биоинформатика и биотехнология растений» (PlantGen2021) ученые ФИЦ «Институт цитологии и генетики СО РАН» рассказали, как используют технологии редактирования генов (CRISPR—Cas9) для изменения разных свойств ячменя.

Сравнительно простая в применении технология Cas9/gRNA позволяет изменять или отключать практически любой ген и тем самым открывает большие возможности для создания экспериментальных моделей и улучшения свойств сельскохозяйственных культур. Группа ученых ФИЦ ИЦиГ СО РАН в тесном сотрудничестве с коллегами из Института генетики сельскохозяйственных растений им. Лейбница (Гатерслебен, Германия) уже несколько лет ведет такую работу с ячменем. 

«Мы работаем с разными группами генов: с теми, которые имеют подтвержденное хозяйственное значение, с теми, которые предположительно могут иметь такое значение и с генами, функции которых еще только предстоит изучить», — рассказала старший научный сотрудник отделения «Курчатовский геномный центр ИЦиГ СО РАН» кандидат биологических наук Софья Викторовна Герасимова.

К первой группе относится ген, отключение которого помогло превратить пленчатый ячмень в голозерный. Голозерные сорта ячменя востребованы на рынке: они проще в обработке и считается, что благодаря тому, что их не надо лущить, во внешнем слое зерна сохраняется больше ценных питательных веществ.

Ученые не только сумели превратить пленчатый сорт ячменя в голозерный, но и показали, что это изменение не оказывает никакого влияния на другие основные сортовые характеристики, что очень важно в селекционной работе. В настоящее время исследователи ИЦиГ проводят работу по изменению в сторону голозерности лучших сортов ячменя сибирской селекции. 

К генам, имеющим потенциальное хозяйственное значение, относят и те, что обеспечивают окрашивание зерна. На сегодня уже есть данные, что такие сорта ячменя более полезны с точки зрения диетического питания. Задача коллектива генетиков под руководством Софьи Герасимовой — модифицировать геном растения так, чтобы неокрашенные зерна стали окрашенными (опять же, сохранив неизменными ценные сортовые характеристики). 

Исследуя гены, роль которых ранее была неизвестна, ученые открыли ген, который регулирует накопление эпикутикулярного воска на поверхности стебля ячменя. «Сейчас мы изучаем, каким образом этот ген может быть связан с разными характеристиками сорта, такими как устойчивость к разным патогенам и осмотическим стрессам», — отметила Софья Герасимова. 

Эта исследовательская работа имеет большие перспективы, не ограниченные тремя упомянутыми направлениями, считают генетики ИЦиГ СО РАН. «В настоящее время мы работаем с семейством генов, которое регулирует целый ряд признаков у растения. Причем идем от гена к признаку, это называется обратная генетика. Именно так мы обнаружили ген, отвечающий за накопление воска. Вполне вероятно, что в дальнейшем мы обнаружим гены, влияющие на другие ценные с точки зрения селекции признаки, и проведем с ними аналогичную работу», — подытожила Софья Герасимова.

Пресс-служба ИЦиГ СО РАН