Генетический потенциал сортов мягкой пшеницы и культурной сои и его использование в селекции на адаптивность и высокое содержание белка

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 21-76-30003

НазваниеГенетический потенциал сортов мягкой пшеницы и культурной сои и его использование в селекции на адаптивность и высокое содержание белка

Руководитель Салина Елена Артемовна, Доктор биологических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный исследовательский центр Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук" , Новосибирская обл

Конкурс №53 - Конкурс 2021 года по мероприятию «Проведение исследований научными лабораториями мирового уровня в рамках реализации приоритетов научно-технологического развития Российской Федерации» 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 соя, пшеница, цветение, созревание, хозяйственно-ценные признаки, содержание белка, гены безостости, полногеномный поиск ассоциаций, маркер-ориентированная селекция, геномная селекция, генотипирование через секвенирование (GBS), конкурентная аллель-специфичная ПЦР (KASP), SNP маркеры

Код ГРНТИ68.03.03

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Урожайность сельскохозяйственных культур и их пластичность в различных условиях внешней среды во многом объясняется аллельным разнообразием генов, регулирующих продолжительность основных фаз развития. Наиболее важными фазами развития растений являются переход от вегетативной стадии к цветению и от цветения к созреванию, которые влияют на длину вегетационного периода. Оптимальное сочетание длины межфазных переходов в различных климатических регионах определяет адаптивный потенциал сельскохозяйственных культур и влияет на формирование стабильной урожайности и на содержание белка в семенах. Выявление новых локусов, генов и их аллелей, влияющих на комплекс перечисленных выше сельскохозяйственных признаков, и их использование для ускоренного создания сортов с целевыми признаками, является одной из актуальных задач, направленных на обеспечение продовольственной безопасности страны. В постоянно меняющемся климате необходимо иметь возможность быстро реагировать на экологические вызовы, а это в настоящее время невозможно без использования современных биотехнологических подходов, включая методы маркер-ориентированной и геномной селекции. Проект направлен на изучение генетической основы формирования признаков, влияющих на адаптивный потенциал сортов мягкой пшеницы и культурной сои в различных агроэкологических условиях. Значительный акцент в работе будет сделан на исследовании генетических детерминант, влияющих на содержание белка. Одна из основных частей проекта - интеграция полученных данных в селекцию, а именно использование полученных знаний о генах, контролирующих изучаемые признаки, для создания высокобелковых сортов пшеницы и сои, адаптированных к выращиванию в различных климатических регионах России. Для идентификации и маркирования генов, контролирующих агрономические признаки, будут использованы такие современные подходы, как GBS-генотипирование посредством секвенирования, KASP - конкурентная аллель-специфическая ПЦР, полногеномное ассоциативное картирование, будут разработаны новые маркеры, сцепленные с признаками, для использования в схемах маркер-ориентированной и геномной селекции. Научная новизна проекта обусловлена отсутствием необходимой информации по ряду актуальных вопросов генетики растений. Например, генетические механизмы, регулирующие продолжительность фаз развития озимой пшеницы, плохо изучены. Большинство работ, посвященных этому вопросу, относятся к восьмидесятым годам прошлого века. В рамках этого проекта на обширной панели озимых сортов мягкой пшеницы планируется выявить локусы и гены, отвечающие не только за переход к колошению, но и за время созревания. Кроме того, для ряда сельскохозяйственных культур, например, для сои, количество российских сортов, отвечающих требованиям современного агропромышленного комплекса, крайне ограничено. Оригинальными исследованиями станут работы по маркировке генов, отвечающих за высоту прикрепления бобов у сои, и генов, определяющих остистость/безостость у пшеницы. Для решения задач, запланированных в проекте, будет использован ранее не изученный растительный материал коллекций сортов и селекционных линий. Работа по ассоциативному картированию количественных признаков сои ранее проводилась преимущественно по зарубежным образцам. В рамках выполнения этого проекта будет проведен полногеномный поиск ассоциаций для картирования QTL / участков генома, отвечающих за сельскохозяйственные признаки сои, на коллекции сортов и гибридного материала Сибирского федерального научного центра агробиотехнологий РАН (Краснообск, Новосибирская область). Также в экспериментальном материале будет представлен набор сортов озимой пшеницы РФ из коллекции ВИР, по которым ранее такие работы не проводились. Прикладная часть работ по проекту связана с созданием новых высокоадаптивных высокобелковых селекционных линий яровой мягкой пшеницы; селекционных линий озимой мягкой пшеницы для Центрального региона России; селекционных линий и/или сортов сои для Центрального региона России и для Западной Сибири. Впервые в России в рамках проекта будет разработана панель SNP маркеров сои и отработана технология ее использования в геномной селекции.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Пшеничникова Т.А., Осипова С.В., Смирнова О.Г., Леонова И.Н., Пермякова М.Д., Пермяков А.В., Рудиковская Е.Г., Константинов Д.К., Верхотуров В.В., Лохвассер У., Бернер А . Regions of Chromosome 2A of Bread Wheat (Triticum aestivum L.) Associated with Variation in Physiological and Agronomical Traits under Contrasting Water Regimes Plants, 10 (5):1023 (год публикации - 2021)
10.3390/plants10051023

2. Шарма Ш., Шультхайс А.У., Басси Ф.М., Бадаева Е.Д., Нойманн К., Гранер А., Озкан Х., Вернер П., Кнюппер Х., Килиан Б. Introducing Beneficial Alleles from Plant Genetic Resources into the Wheat Germplasm Biology, 10(10):982 (год публикации - 2021)
10.3390/biology10100982

3. Щербань А.Б., Куваева Д.Д., Митрофанова О.П., Хверенец С.Е., Прянишников А.И., Салина Е.А. Targeting the B1 Gene and Analysis of Its Polymorphism Associated with Awned/Awnless Trait in Russian Germplasm Collections of Common Wheat Plants, 10(11):2285 (год публикации - 2021)
10.3390/plants10112285

4. Мутерко А., Салина Е. Features of transcriptional dynamics of the duplicated Vernalization-B1 gene in wheat (Triticum spp.) Plant Breeding, 140:1023–1031 (год публикации - 2021)
10.1111/pbr.12981

5. Иванова Ю.Н., Розенфрид К.К., Стасюк А.И., Сколотнева Е.С., Силкова О.Г. Получение и характеристика линии мягкой пшеницы (Тулайковская 10 × Саратовская 29) с интрогрессией хромосомы пырея Thinopyrum intermedium 6Agi2 Вавиловский журнал генетики и селекции, 25(7):701-712 (год публикации - 2021)
10.18699/VJ21.080

6. Перфильев Р.Н., Щербань А.Б., Салина Е.А. Разработка панели маркеров для генотипирования отечественных сортов сои по генам, контролирующим срок вегетации и реакцию на фотопериод Вавиловский журнал генетики и селекции., 25(7):761-769 (год публикации - 2021)
10.18699/VJ21.087

7. Кейлваген Й., Ленерт Х., Бергер Т., Бадаева Е., Химмельбах А., Бернер А., Килиан Б. Detecting major introgressions in wheat and their putative origins using coverage analysis Scientific Reports, 12(1):1908 (год публикации - 2022)
10.1038/s41598-022-05865-w

8. Салина Е., Мутерко А., Киселева А., Лиу З., Король А. Dissection of Structural Reorganization of Wheat 5B Chromosome Associated With Interspecies Recombination Suppression Frontiers in Plant Science, 13:884632 (год публикации - 2022)
10.3389/fpls.2022.884632

9. Киселева А.А., Брагина М.К., Мутерко А.Ф., Салина Е.А. Functional characterization of genes with daily expression patterns in common wheat Plant Molecular Biology, 109:135 -146 (год публикации - 2022)
10.1007/s11103-022-01262-z

10. Ариф, М.А.Р.; Комышев, Е.Г.; Генаев, М.А.; Коваль, В.С.; Шмаков, Н.А.; Бернер, А.; Афонников, Д.А. QTL Analysis for Bread Wheat Seed Size, Shape and Color Characteristics Estimated by Digital Image Processing Plants, 11(16):2105 (год публикации - 2022)
10.3390/plants11162105

11. Леонова, И.Н.; Киселева, А.А.; Бережная, А.А.; Стасюк, А.И., Лихенко, И.Е.; Салина, Е.А. Identification of QTLs for Grain Protein Content in Russian Spring Wheat Varieties Plants, 11(3), 437 (год публикации - 2022)
10.3390/plants11030437

12. Леонова И.Н., Агеева Е.В. Картирование локусов, ассоциированных с устойчивостью к полеганию у яровой мягкой пшеницы (T. aestivum L.) Вавиловский журнал генетики и селекции, 26(7):675-683 (год публикации - 2022)
10.18699/VJGB-22-82

13. Киселёва А.А., Леонова И.Н., Агеева Е.В., Лихенко И.Е., Салина Е.А. Identification of genetic loci for early maturity in spring bread wheat using the association analysis and gene dissection PeerJ, volume 11 article e16109 (год публикации - 2023)
10.7717/peerj.16109

14. Потапова Н.А., Злобин А.С., Перфильев Р.Н., Васильев Г.В., Салина Е.А., Цепилов Я.А. Population Structure and Genetic Diversity of the 175 Soybean Breeding Lines and Varieties Cultivated in West Siberia and Other Regions of Russia Plants, 12, 3490 (год публикации - 2023)
10.3390/plants12193490

15. Леонова И.Н., Киселёва А.А., Бережная А.А., Орловская О.А., Салина Е.А. Novel Genetic Loci from Triticum timopheevii Associated with Gluten Content Revealed by GWAS in Wheat Breeding Lines. INTERNATIONAL JOURNAL OF MOLECULAR SCIENCES, 24, 13304 (год публикации - 2023)
10.3390/ijms241713304

16. Перфильев Р., Щербань А., Потапов Д., Максименко К., Кирюхин С., Гуринович С., Панарина В., Полюдина Р., Салина Е. Impact of Allelic Variation in Maturity Genes E1–E4 on Soybean Adaptation to Central and West Siberian Regions of Russia Agriculture, 13(6):1251 (год публикации - 2023)
10.3390/agriculture13061251

17. А.В. Федяева, Е.А. Салина, В.К. Шумный ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ПРОРАСТАНИЕ ЗЕРНА НА КОРНЮ У МЯГКОЙ ПШЕНИЦЫ (TRITICUM AESTIVUM L.), И МЕТОДЫ ИХ ОЦЕНКИ Генетика, T. 59, № 1, стр. 5-17 (год публикации - 2023)
10.31857/S0016675823010058

18. Потапов Д.А., Перфильев Р.Н., Максименко К.В., Щербань А.Б., Полюдина Р.И., Салина Е.А. Создание скороспелых линий сои (glycine max (l.) Merr.) в условиях Западной Сибири Агронаука, Том 1. № 1. C.23–27 (год публикации - 2023)

19. Е.В. Агеева, И.Н. Леонова, Е.А. Салина, И.Е. Лихенко Изучение анатомо-морфологических признаков стебля и устойчивости к полеганию сортов яровой мягкой пшеницы (Triticum aestivum L.) Журнал Сибирского федерального университета, Том 16, № 4, С. 506–521. (год публикации - 2023)
-

20. Кейлваген Й., Ленерт Х., Бадаева Е.Д., Озкан Х., Шарма С., Сиван П., Килиан Б. Finding needles in a haystack: identification of inter-specific introgressions in wheat genebank collections using low-coverage sequencing data Frontiers in Plant Science, vol. 14 article 1166854 (год публикации - 2023)
10.3389/fpls.2023.1166854

21. Перфильев Р.Н., Щербань А.Б., Потапов Д.А., Максименко К.В., Кирюхин С.В., Гуринович С.О., Панарина В.И., Полюдина Р.И., Салина Е.А. Influence of allelic variability of photoperiod genes on soybean maturity time in central Russia and West Siberian Plant Genetics, Genomics, Bioinformatics, and Biotechnology (PlantGen2023): abstracts / Eds. A.A. Kalachev., T.A. Gorhkova, M.L. Ponomareva; FIC KazSC RAS // The 7th International Scientific Conference (Jule 10–15, 2023, Kazan, Russia), p. 304 (год публикации - 2023)

22. Федяева А.В., Афонникова С.Д., Афонников Д.А., Деева В.Н., Прянишников А.И., Салина Е.А. The study of the influence of various factors on the germination index in the collection of soft winter wheat (Triticum aestivum L.) Plant Genetics, Genomics, Bioinformatics, and Biotechnology (PlantGen2023): abstracts / Eds. A.A. Kalachev., T.A. Gorhkova, M.L. Ponomareva; FIC KazSC RAS // The 7th International Scientific Conference (Jule 10–15, 2023, Kazan, Russia), p. 132 (год публикации - 2023)

23. Бережная А.А., Киселева А.А., Стасюк А.И., Леонова И.Н., Салина Е.А. QTL analysis for heading time and grain-filling period in Triticum aestivum L. Plant Genetics, Genomics, Bioinformatics, and Biotechnology (PlantGen2023): abstracts / Eds. A.A. Kalachev., T.A. Gorhkova, M.L. Ponomareva; FIC KazSC RAS // The 7th International Scientific Conference (Jule 10–15, 2023, Kazan, Russia), p. 72 (год публикации - 2023)

24. Афонникова С.Д., Киселева А.А., Федяева А.В., Афонников Д.А., Салина Е.А. Study of grain shape, color and pre-harvest sprouting in population of winter bread wheat cultivated in Russia Plant Genetics, Genomics, Bioinformatics, and Biotechnology (PlantGen2023): abstracts / Eds. A.A. Kalachev., T.A. Gorhkova, M.L. Ponomareva; FIC KazSC RAS // The 7th International Scientific Conference (Jule 10–15, 2023, Kazan, Russia), p. 31 (год публикации - 2023)

25. Бережная А., Киселёва А., Леонова И., Салина Е. Allelic Variation Analysis at the Vernalization Response and Photoperiod Genes in Russian Wheat Varieties Identified Two Novel Alleles of Vrn-B3 Biomolecules, 11(12):1897 (год публикации - 2021)
10.3390/biom11121897

26. А.В. Федяева, С.Д. Афонникова, Д.А. Афонников, О.Г. Смирнова, В.Н. Деева, А.И. Прянишников, Е.А. Салина БИОХИМИЧЕСКАЯ, ГЕНЕТИЧЕСКАЯ И ЦИФРОВАЯ ОЦЕНКА ЗЕРНА СОРТОВ ОЗИМОЙ МЯГКОЙ ПШЕНИЦЫ С РАЗЛИЧНЫМ ИНДЕКСОМ ПРОРАСТАНИЯ ФИЗИОЛОГИЯ РАСТЕНИЙ, том 71, № 2, с. 273–283 (год публикации - 2024)
10.31857/S0015330324020072

27. Перфильев Р.Н., Потапов Д.А., Максименко К.В., Кирюхин С.В., Гуринович С.О., Панарина В.И., Полюдина Р.И., Салина Е.А. Поиск локусов, ассоциированных с продолжительностью вегетационного периода сои в условиях Центральной России и Западной Сибири Международный Конгресс «VIII Съезд Вавиловского общества генетиков и селекционеров, посвященный 300‑летию российской науки и высшей школы». Саратов, 14–19 июня 2024 года | INTERNATIONAL CONGRESS “VIII Congress of the Vavilov Society of Geneticists and Breeders, dedicated to the 300th anniversary of Russian science and higher education” Saratov, June 14–19, 2024 Издательский дом «Петрополис», Санкт‑Петербург, 2024. — 804 с., р. 215 (год публикации - 2024)

28. Салина Е.А., Мутерко А.Ф., Киселева А.А., Силкова О.Г. Вклад аллополиплоидии и хромосомных перестроек в экспрессию гомеологичных генов пшеницы Международный Конгресс «VIII Съезд Вавиловского общества генетиков и селекционеров, посвященный 300‑летию российской науки и высшей школы». Саратов, 14–19 июня 2024 года | INTERNATIONAL CONGRESS “VIII Congress of the Vavilov Society of Geneticists and Breeders, dedicated to the 300th anniversary of Russian science and higher education” Saratov, June 14–19, 2024 Издательский дом «Петрополис», Санкт‑Петербург, 2024. — 804 с., р. 311 (год публикации - 2024)

29. Афонникова С., Киселёва А., Федяева А., Комышев Е., Коваль В., Афонников Д., Салина Е. Genome-wide association study reveals novel loci modulating pre-harvest sprouting and grain color in red-grained winter wheat T. aestivum L. Bioinformatics of Genome Regulation and Structure / Systems Biology (BGRS/SB-2024) : The Fourteenth International Multiconference (August 5–10, 2024, Novosibirsk, Russia) : Abstracts / Inst. of Cytol. and Genetics, Sib. Branch of the Russ. Acad. of Sci.; Novosib. State Univ. – Novosibirsk: ICG SB RAS, 2024. – XXXVI p., 2372 p. – ISBN 978-5-91291-067-8, рр. 1124-1125 (год публикации - 2024)
10.18699/bgrs2024-06-27

30. Киселева А.А., Салина Е.А. Functional characterization of genes with daily expression patterns in common wheat Bioinformatics of Genome Regulation and Structure / Systems Biology (BGRS/SB-2024) : The Fourteenth International Multiconference (August 5–10, 2024, Novosibirsk, Russia) : Abstracts / Inst. of Cytol. and Genetics, Sib. Branch of the Russ. Acad. of Sci.; Novosib. State Univ. – Novosibirsk: ICG SB RAS, 2024. – XXXVI p., 2372 p. – ISBN 978-5-91291-067-8, р. 1149 (год публикации - 2024)
10.18699/bgrs2024-06-41

31. Потапов Д.А., Перфильев Р.Н., Салина Е.А., Полюдина Р.И. Изучение коллекции сои (Glycine max (L.) Merr.) для селекции на урожайность и содержание белка в зерне в условиях Западной Сибири Генофонд и селекция растений: Материалы 7-й Международной конференции «Генофонд и селекция растений», посвященной 95-летию академика РАН П.Л. Гончарова (Новосибирск, Россия, 10–12 апреля 2024 г.) / Федер. исслед. центр Ин-т цитологии и генетики Сиб. отделения Рос. академии наук. – Новосибирск : ИЦиГ СО РАН, 2024. – 448 с. – ISBN 978–5–91291–066–1. – DOI 10.18699/GPB-2024-01, стр. 277-279 (год публикации - 2024)
10.18699/GPB2024-70

32. Бережная А.А., Киселева А.А., Стасюк А.И., Леонова И.Н., Салина Е.А. Identification of QTLs associated with grain-filling duration and heading date in wheat BRAZILIAN JOURNAL OF BIOLOGY, vol. 84, article e279154 (год публикации - 2024)
10.1590/1519-6984.279154

33. Мутерко А., Киселева А., Салина А. A Transcriptome Response of Bread Wheat (Triticum aestivum L.) to a 5B Chromosome Substitution from Wild Emmer Plants, vol. 13, article 1514 (год публикации - 2024)
10.3390/plants13111514

34. Салина Е.А. Implementation of genetic technologies in soybean and wheat breeding «International Conference on Plant Biology and Biotechnology (ICPBB 2024)»: Материалы международной конференции / под общей редакцией Е.К. Туруспекова, С.И. Абугалиевой. – Алматы: ИББР, 2024 – 247 с., р. 63 (год публикации - 2024)

35. Перфильев Р., Щербань А., Потапов Д., Максименко к., Кирюхин С., Гуринович С., Панарина В., Полюдина Р., Салина Е. Genome-wide association study revealed some new candidate genes associated with flowering and maturity time of soybean in Central and West Siberian regions of Russia Frontiers in Plant Science, 15:1463121 (год публикации - 2024)
10.3389/fpls.2024.1463121

36. Бережная А.А., Киселева А.А., Коложвари А.Э., Салина Е.А. Изучение коллекции растений пшеницы с мутациями в промоторной области гена PPD 1 Международный Конгресс «VIII Съезд Вавиловского общества генетиков и селекционеров, посвященный 300‑летию российской науки и высшей школы». Саратов, 14–19 июня 2024 года | INTERNATIONAL CONGRESS “VIII Congress of the Vavilov Society of Geneticists and Breeders, dedicated to the 300th anniversary of Russian science and higher education” Saratov, June 14–19, 2024 Издательский дом «Петрополис», Санкт‑Петербург, 2024. — 804 с., р. 608 (год публикации - 2024)

37. Салина Елена Артемовна Использование генетических технологий в селекции зерновых и зернобобовых культур Генофонд и селекция растений: Материалы 7-й Международной конференции «Генофонд и селекция растений», посвященной 95-летию академика РАН П.Л. Гончарова (Новосибирск, Россия, 10–12 апреля 2024 г.) / Федер. исслед. центр Ин-т цитологии и генетики Сиб. отделения Рос. академии наук. – Новосибирск : ИЦиГ СО РАН, 2024. – 448 с. – ISBN 978–5–91291–066–1. – DOI 10.18699/GPB-2024-01 (год публикации - 2024)

38. Бережная А.А., Киселёва А.А., Салина Е.А. Влияние мутаций в промоторе генов PPD-1, полученных с использованием геномного редактирования, на суточный паттерн экспрессии этих генов и на время колошения у T. aestivum L. IV Международная научно-практическая конференция «Геномика и современные биотехнологии в размножении, селекции и сохранении растений», GenBio2024, Москва, Россия, 07-11 октября 2024 года, - (год публикации - 2024)

39. Афонникова С.Д., Киселева А.А., Федяева А.В., Комышев Е.Г., Коваль В.С., Афонников Д.А., Салина Е.А. Identification of Novel Loci Precisely Modulating Pre-Harvest Sprouting Resistance and Red Color Components of the Seed Coat in T. aestivum L. Plants, Vol. 13, article 1309 (год публикации - 2024)
10.3390/plants13101309

40. Афонникова С.Д., Киселёва А.А., Федяева А.В., Комышев Е.Г., Афонников Д.А., Салина Е.А. Поиск локусов и генов-кандидатов, ассоциированных с окраской и предуборочным прорастанием зерна у краснозерной озимой мягкой пшеницы Генофонд и селекция растений: Материалы 7-й Международной конференции «Генофонд и селекция растений», посвященной 95-летию академика РАН П.Л. Гончарова (Новосибирск, Россия, 10–12 апреля 2024 г.) / Федер. исслед. центр Ин-т цитологии и генетики Сиб. отделения Рос. академии наук. – Новосибирск : ИЦиГ СО РАН, 2024. – 448 с. – ISBN 978–5–91291–066–1. – DOI 10.18699/GPB-2024-01, стр. 27-29 (год публикации - 2024)
10.18699/GPB2024-07

41. Перфильев Р.Н., Потапов Д.А., Максименко К.В., Кирюхин С.В., Гуринович С.О., Панарина В.И., Полюдина Р.И., Салина Е.А. Поиск генов, ассоциированных с продолжительностью цветения и созревания сои в условиях Центральной России и Западной Сибири IV Международная научно-практическая конференция «Геномика и современные биотехнологии в размножении, селекции и сохранении растений», GenBio2024, Москва, Россия, 07-11 октября 2024 года, - (год публикации - 2024)

Публикации

Аннотация результатов, полученных в 2024 году
Проект направлен на изучение генетических основ формирования признаков у зерновых и зернобобовых растений и использование полученных знаний для направленного создания адаптивных и высокобелковых сортов сельскохозяйственных растений с привлечением методов маркер-ориентированной и геномной селекции. Основное внимание проекта сосредоточено на оценке ряда хозяйственно-ценных признаков у культурной сои, озимой и яровой мягкой пшеницы на протяжение 2-х и более лет, и использование полученных данных для идентификации генов, участвующих в контроле изучаемых признаков, с помощью различных молекулярно-генетических подходов, включая методы полногеномного исследования ассоциаций (ПГИА). В 2024 году основное внимание было сосредоточено на разработке и проверке маркеров к SNP, ассоциированных с комплексом хозяйственно ценных генов мягкой пшеницы и сои по данным ПГИА 2022-2023гг.; на разработке подходов геномной селекции по признакам, влияющим на урожайность мягкой пшеницы. Культурная cоя, Glycine max L. — растение короткого дня с очень сильной реакцией на фотопериод. В северных широтах при длинном дне она задерживает цветение и последующие фазы развития, из-за чего не успевает созреть до наступления первых заморозков. Разработаны KASP маркеры к участкам генома сои, содержащих SNP, ассоциированные с фазами развития сои. KASP маркеры проверялись на 22 образцах сои, различающихся по времени цветения и созревания. Выделено 19 маркеров, которые можно использовать в селекции, направленной на создание сортообразцов сои различных групп спелости. Выявлены аллельные варианты генов Glyma.03G177500, Glyma.06G213100 и Glyma.13G177400, достоверно ассоциированных с цветением и созреванием сои. Разработаны ДНК-маркеры для идентификации этих аллельных вариантов. Показано широкое распространение аллелей генов, ассоциированных с ранним цветением и созреванием, в сортообразцах из северных регионов Китая и Западной Сибири, что, возможно, обеспечивают адаптацию сои к северным широтам. По результатам оценки хозяйственно-ценных признаков у линий и гибридов сои в течение 2021-2024 гг. по комплексу признаков в Новосибирской области и по данным генотипирования выделен сортообразец, который передан в ГСИ по Западно-Сибирскому региону (сорт Радуга, регистрация заявки №7555246 от 19.11.2024). Время колошения и созревания являются одним из ключевых признаков мягкой пшеницы (Triticum aestivum), определяющих ее широкую адаптацию в различных агроэкологических зонах. Разработаны KASP маркеры к локусам яровой мягкой пшеницы, ассоциированных с временем колошения и созревания. Проверка маркеров на выборке сортообразцов, различающихся по изучаемым признакам, показала, что наблюдается корреляция между распределением аллелей 11 KASP маркеров и временем колошения/созревания яровых пшениц. Контроль содержания белка в зерне при проведении маркер-ориентированной селекции имеет важное значение не только для зернобобовых, но и для зерновых культур. Для локусов, влияющих на содержание белка и клейковины в зерне мягкой пшеницы, разработано 8 KASP маркеров. Проверка маркеров на образцах мягкой пшеницы, различающихся по содержанию белка и клейковины, показала, что маркер wsnp_Ra_c3996_7334169 наиболее эффективно выявляет образцы как яровых, так и озимых сортов с высоким содержанием белка/клейковины. Результаты работы по SNP, ассоциированных со скоростью развития мягкой пшеницы и содержанием белка, включая те, к которым удалось разработать KASP маркеры, добавлены в виде отдельных страниц (http://wheatheadingtime.tilda.ws/snp, http://wheatheadingtime.tilda.ws/gpc) к созданному ранее Интернет-ресурсу http://wheatheadingtime.tilda.ws/wheat_markers. Устойчивость к прорастанию зерна на корню является хозяйственно важным признаком, который влияет на качество зерна и урожайность пшеницы. Разработано 11 KASP маркеров к SNP, ассоциированным с прорастанием на корню по данным ПГИА. Дополнительно были заказаны KASP маркеры к известным генам предуборочного прорастания TaSdr-B1 и Vp1-B1. KASP маркеры проверялись на 22 образцах пшеницы, различающихся по индексу прорастания. Различие образцов по устойчивости к прорастанию для изученных 22 образцов дискриминировал только маркер к гену Vp1-B1, для остальных маркеров требуются дополнительные исследования. Не исключено, что для данного комплексного признака, более эффективной является оценка селекционной ценности генотипов с использованием моделей геномной селекции, также, как и для признаков урожайности. Проведена оценка селекционной ценности по совокупному эффекту SNP образцов мягкой яровой пшеницы по двум признакам (масса 1000 зерен и масса зерна с растения) с использованием метода, основанного на BLUP-модели. Полученные результаты демонстрируют возможность применения модели геномной селекции на ограниченных по размеру выборках образцов. Метод для обоих признаков показал хороший результат и пригоден для оценки селекционной ценности сортов пшеницы по массе 1000 зерен и массе зерна с растения, влияющих на общую урожайность культуры. В целом, полученные данные по генотипам и фенотипам коллекций сортообразцов сои, яровой и озимой пшеницы, по маркерам, разработанным к локусам/генам, ассоциированным с хозяйственно-ценными признаками, является хорошей базой для проведения маркер-ориентированной селекции и для формирования и использования моделей геномной селекции. Информационный ресурсы, посвященные проекту представлены на сайтах: 1. https://ria.ru/20241014/nauka-1977381482.html?utm_source=yxnews&utm_medium =desktop&utm_referrer=https%3A%2F%2Fdzen.ru%2Fnews%2Fsearch 2. https://rscf.ru/fondfiles/documents/otchet-RSF-2023.pdf

Публикации

Возможность практического использования результатов
Практическое использование полученных результатов заключается в разработке методического подхода по ускоренному созданию сортов мягкой пшеницы и сои, в создание панели ДНК-маркеров к генам, контролирующих хозяйственно ценные признаки.