КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ
Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Номер проекта 17-76-10060
НазваниеМолекулярно-генетическое изучение облепихи крушиновидной с целью расширения знаний о ее генетических ресурсах и повышения эффективности селекции.
Руководитель Разумова Ольга Владимировна, Кандидат биологических наук
Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Всероссийский научно-исследовательский институт сельскохозяйственной биотехнологии" , г Москва
Конкурс №23 - Конкурс 2017 года по мероприятию «Проведение инициативных исследований молодыми учеными» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными
Область знания, основной код классификатора 06 - Сельскохозяйственные науки; 06-104 - Агробиотехнологии
Ключевые слова облепиха, Hippóphaë rhamnoídes, двудомность, половые хромосомы, маркер-ассоциированная селекция, маркирование пола, молекулярная генетика, ускорение селекционного процесса
Код ГРНТИ68.03.03
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
Проект направлен на получение новых знаний о генетике облепихи – ценного сельскохозяйственного растения, имеющего многофункциональное применение. Облепиха крушиновидная (Hippóphaë rhamnoídes L.) - небольшие деревья или кустарники семейства Лоховые (Elaeagnaceae). Это универсальная культура, имеющая многоцелевое использование. Ее ягоды богаты витаминами С, E, К, В1, В2, флавоноидами, каротиноидами, сахарами, маслами. По содержанию витамина С облепиха уступает только гибискусу, и превосходит такие культуры как киви и цитрусовые. Облепиховое масло применяется в народной и доказательной медицине, в косметологии. Показано положительное влияние облепихового масла на устойчивость к радиации. Кроме того, облепиха крайне неприхотлива к условиям выращивания, а симбиоз с азотофиксирующими бактериями обогащает почву азотом. Деревья облепихи выдерживают крайне низкие (до -40°) и крайне высокие температуры, обладают соле - и засухоустойчивостью, не требовательны к минеральному составу почв. Все это позволяет не только выращивать ее на непригодных для других сельскохозяйственных растений площадях, но и использовать в качестве растения--биоремедиатора. В Китае действует государственная программа по освоению новых территорий, ранее не пригодных для сельского хозяйства, путем предварительного выращивания на них облепихи. Аналогичное применение облепиха нашла в Индии, где большие плантации были высажены в Гималайских ледяных пустынях.
Необходимо отметить, что в культуру облепиха была введена именно в нашей стране. Несмотря на свою популярность во всем мире, облепиха является очень молодой сельскохозяйственной культурой, возраст доместикации которой составляет менее 100 лет. Видимо, в связи с этим, с генетической точки зрения облепиха крушиновидная и ее сородичи крайне мало изучены, что ограничивает возможности селекционеров. Ранее в нашей лаборатории, совместно с коллегами из Чехии, были секвенированны геномы растений отечественных сортов облепихи и выполнена работа по анализу повторяющихся последовательностей ДНК, и локализация их на хромосомы мужских и женских растений (Puterova, J., Razumova, O., Martinek, T., et al., 2017). Полученные данные открывают широкие возможности для дальнейшего изучения генетики данной культуры, поиска генов устойчивости к заболеваниям, маркеров, для маркер-ассоциированной селекции и ускорения селекционного процесса.
Отдельную сложность как для селекционного, так и для промышленного выращивания облепихи представляет строгая двудомность данной культуры. Мужские и женские растения невозможно различить до цветения, которое наступает только на 4-8 год выращивания.
Генетика пола облепихи мало изучена. В своей совместной работе с коллегами из университета г. Брно (Чехия) мы показали наличие гетероморфных XY хромосом в кариотипе мужских растений облепихи. Однако механизм детерминации пола по-прежнему не ясен. Также не существует эффективных ДНК-маркеров, позволяющих надежно идентифицировать мужские и женские растения на ранних стадиях онтогенеза. Разработанные для этих целей разными исследователями пары праймеров недостаточно эффективны и являются доминантными, что, как показывает практика, не удобно производителям, поскольку не позволяет однозначно трактовать отсутствие амплификации.
Выполнение данного проекта позволит расширить данные о генетике облепихи, определить механизм детерминации пола, создать базу для развития маркер-опосредованной селекции, создать эффективный маркер определения пола.
Целью данного проекта является анализ генетических ресурсов с использованием ДНК-технологий и создание ДНК маркеров для повышения эффективности селекции и питомниководства облепихи крушиновидной путем анализа транскриптомов и данных полногеномного секвенирования.
Для достижения выше поставленной цели будут решаться следующие задачи:
1. Создать коллекцию образцов ДНК мужских и женских растений культурных сортов и природных популяций облепихи различного географического происхождения,
2. Проанализировать созданную коллекцию с использованием молекулярно-генетических маркеров (ISSR, SSR), выявить полиморфные локусы, оценить уровень полиморфизма и оценить возможность паспортизации сортов,
3. Провести дополнительное NGS секвенирование (к уже имеющимся в базе данных) геномов (образцы различного эколого-географического происхождения) и транскриптомов облепихи (мужские и женские цветки).
4. С использованием методов биоинформатики будет проведен сравнительный анализ транскриптомов и данных полногеномного секвенирования для выявления полиморфных локусов для создания генетических карт и картирования хозяйственно-ценных генов.
Также в ходе выполнения проекта будет создан ДНК маркер(ы) пола, позволяющий(ие) уверенно идентифицировать мужские и женские растения на ранних этапах онтогенеза. Для этого будут использованы полученные нами ранее данные полногеномного секвенирования и новый биоинформационный подход к поиску полоспецифичных последовательностей на основе сравнения сиквенсов, успех данного подхода подтвержден в нашей лаборатории методами молекулярной цитогенетики на тех же растениях, ДНК которых была секвенирована. Будут выявлены последовательности, предположительно являющиеся маркерами пола, выбранные последовательности будут клонированы и секвенированы, будет проведен биоинформационный анализ выявленных последовательностей. Маркер будет валидирован с использованием ДНК мужских и женских растений облепихи различного географического происхождения из собранной коллекции.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ