Статьи
Охарактеризованы одна их крупнейших мировых коллекций генетических ресурсов пшеницы, сохраняемая в живом состоянии во Всероссийском научно-исследовательском институте растениеводства им. Н.И. Вавилова, и проводимые с ней исследования. Рассмотрены история развития идей предселекционного изучения коллекции и результаты оценки генетического разнообразия образцов пшеницы с использованием ДНК-маркеров.
Изложены результаты работ по формированию генофонда яровой мягкой пшеницы, яровой и озимой тритикале, созданию признаковой, генетической и рабочей коллекций этих культур для условий Сибири. В коллекцию включены также почти все стародавние сорта, созданные в сибирском регионе. Все образцы форм пшеницы и тритикале зарегистрированы в базе паспортных данных под каталожными номерами ГНУ СибНИИРС. Свой каталожный номер имеют также нетипичные формы, выделенные из гетерогенных популяций. Кроме того, создается коллекция спонтанных яровых мутантов, выделенных из популяций озимых культур. На основе сибирского генофонда в СибНИИРС создано 22 сорта яровой пшеницы и 2 сорта озимой тритикале.
В статье описываются первые опыты по применению молекулярных маркеров в селекции озимой пшеницы в Краснодарском НИИСХ им. П.П. Лукьяненко (КНИИСХ). Показаны наиболее эффективные точки приложения маркеров при создании новых сортов. Установлено наличие ряда генов, отвечающих за проявление хозяйственно ценных признаков в сортах селекции КНИИСХ.
Представлены результаты изучения и использования синтетической геномно-добавленной формы Triticum miguschovae (T. militinae/Aegilops tauschii) и геномно-замещенных форм Авродес, Аврозис, Авролата, Авротата, Авроале и Аврокум. В геномно-замещенных формах геном D мягкой пшеницы сорта Аврора был замещен соответственно на геномы Ae. speltoides, Ae. sharonensis, Ae. umbellulata, Ae. uniaristata, Secale cereale и Agropyron glaucum. Синтетические формы представляют собой уникальную генетическую основу для сохранения и использования генофонда диких сородичей в селекции мягкой пшеницы. На их основе получены вторичные рекомбинантные синтетики (RS формы) с геномными формулами BBAADS, BBAADR и BBAASSsh, цитологически стабильные интрогрессивные линии, сочетающие высокое содержание белка с устойчивостью к болезням. С использованием полученных интрогрессивных линий создано 5 сортов озимой мягкой пшеницы.
Генетические ресурсы растений (ГРР) многие десятилетия использовались селекционерами в селекционных программах для получения современных сортов путем введения целевых генов (в частности генов устойчивости к болезням). Тем не менее ГРР все еще остаются недооцененными при работе с устойчивостью к абиотическому стрессу и над новыми сельскохозяйственными подходами, рассматривающими продуктивность во взаимосвязи с условиями окружающей среды. В последнее время интерес к изучению и использованию природного разнообразия, законсервированного в коллекциях генетических ресурсов растений, проявляют новые пользователи ГРР-коллекций, а именно ученые и фермеры, открывшие интересующие их новые и разнообразные источники. Для более эффективного использования ГРР было принято решение разделить обязанности по работе в Сети генетических ресурсов злаковых растений Франции в зависимости от знаний и возможностей членов Сети. В коллекции содержатся основные виды родов Triticum (пшеница), Hordeum (ячмень), Secale (рожь), ×Triticosecale (тритикале) и Avena (овес), а также их дикие сородичи. Ввиду растущего спроса на образцы, содержащиеся в коллекции, а следовательно, необходимости более эффективной работы с ней, вся коллекция на основании сочетания данных по фенотипу и генотипу поделена на небольшие, но более функциональные группы образцов. Ведется работа со все новыми группами образцов, для того чтобы дать селекционерам и ученым новые полезные инструменты исследования, например, для работ по устойчивости к стрессу или по ассоциативному картированию. Все полученные таким образом в Сети генетических ресурсов злаковых растений Франции данные будут появляться в открытом доступе на сайте генетических ресурсов INRA (http://urgi.versailles.inra.fr/siregal/ siregal/welcome.do).
Ввиду ожидаемой разработки тысяч молекулярных маркеров для большинства культур сместились акценты в теории MAS-селекции (маркер-опосредованной селекции) от маркирования определенных QTL (локусов количественных признаков) несколькими маркерами в сторону так называемой геномной селекции с помощью большого числа маркеров, покрывающих весь геном. Наборы маркеров, покрывающие геном, уже используются для анализа ассоциаций между полиморфизмами по маркерам и признаками (качественными или количественными). При этом обязательным является условие, чтобы ген (или QTL) находился в достаточном неравновесии по сцеплению (LD) с прилегающими к нему маркерами, используемыми для генотипирования. Величина LD варьирует от вида к виду и зависит от типа генетического материала. Так, сообщалось, что при анализе самоопыляющихся видов (особенно селекционных линий таких видов) величина LD составляет до 1 сМ и более. При таких условиях для предсказания селекционной ценности признака можно использовать маркеры, не прибегая к анализу локусов количественных признаков. Используя DArT-маркеры на селекционном материале INRA, мы демонстрируем пример применения метода геномной селекции в качестве альтернативы традиционному подходу, основанному на фенотипической оценке. В исследовании проводится оценка возможности использования различных моделей («GBLUP», «Ridge Regression BLUP», «Bayesian Ridge Regression» и «Lasso») для предсказания урожайности генотипов, оцененных в широкой сети испытательных участков с 2000 по 2009 гг. С учетом небольшого размера обучающей популяции в ходе перекрестной проверки получены удовлетворительные предсказательные коэффициенты.
Изучено время колошения замещенных и изогенных линий мягкой пшеницы с аллелями Vrn-B1a и Vrn-B1c без яровизации и после 30-суточной яровизации в условиях теплицы и поля. Показано, что без яровизации в теплице и в поле растения с аллелем Vrn-B1c выколашивались на несколько дней раньше растений с аллелем Vrn-B1a. Однако на яровизацию сильнее реагировали растения с аллелем Vrn-B1a, что выражалось в более ускоренном колошении. У гибридов F1, полученных от скрещивания изогенных линий, несущих аллели Vrn-B1c и Vrn-B1a, доминировал более слабый аллель Vrn-B1a. Таким образом, получено экспериментальное подтверждение множественного аллелизма гена Vrn-B1, контролирующего яровой тип развития пшеницы.
Комбинация аллелей генов Ppd-D1, Vrn-A1, Vrn-B1 и Vrn-D1 анализировалась с использованием аллель-специфичных праймеров у 56 сортов и линий мягкой пшеницы селекции КНИИСХ им. П.П. Лукьяненко. Установлено достоверное влияние комбинации этих аллелей на сроки начала колошения изученных сортов, которое по-разному проявляется в условиях длинного и короткого фотопериода, а также зависит от наличия или отсутствия яровизации. Молекулярное маркирование аллелей генов Vrn и Ppd пшеницы дает возможность селекционерам сознательно манипулировать исходным материалом, заранее располагая информацией об адаптационном потенциале растений, вовлеченных в селекционный процесс, а также выбрать сочетания аллелей, оптимальные для конкретных условий возделывания.
Представлен обзор исследований генетического полиморфизма локусов, определяющих хлебопекарное качество украинских сортов пшеницы, с помощью электрофореза запасных белков глиадинов и глютенинов, а также ПЦР-анализа. Представлены результаты анализа полиморфизма в локусах Gli-A1,Gli-B1, Gli-D1 и Glu-A3 и аллельного состава генов пуроиндолинов Pina-D1 и Pinb-D1, контролирующих показатель «твердозерность», а также генов Wx, определяющих содержание амилозы в крахмале эндосперма. Сравнение результатов изучения генетического полиморфизма методом ПЦР с аллель-специфичными праймерами к локусам γ-глиадинов с методом электрофореза запасных белков показало возможность идентификации некоторых аллелей генов запасных белков методом ПЦР, однако в целом уровень полиморфизма в γ-глиадиновых локусах, выявленный при использовании ПЦР, был ниже, чем при анализе с помощью электрофореза запасных белков. В локусах Pin у большинства сортов выявлены ПЦР-аллели, характерные для твердозерных пшениц, лишь у трех сортов обнаружены аллели, свойственные мягкозерным пшеницам. Отмечены различия по уровню твердозерности у сортов из различных селекционных центров Украины. ПЦР-анализ не выявил в изученной выборке украинских сортов нуль-аллелей генов Wx, однако позволил отобрать исходный материал для дальнейшего создания сортов с низким содержанием амилозы.
Переход от вегетативной к репродуктивной стадии развития растений зависит от фотопериода и яровизации. Предложена простая логическая модель генной сети, регулирующей время цветения озимой пшеницы. У озимых сортов злаков чувствительность к яровизации контролируется генами VRN1, VRN2 и VRN3. После яровизации продукт гена VRN1 подавляет ген VRN2, кодирующий репрессор цветения. В результате уровень экспрессии VRN3 возрастает и стимулирует дальнейшее увеличение уровня транскрипции гена VRN1. Гены образуют петлю с положительной обратной связью,что усиливает транскрипцию VRN1 до уровня, необходимого для инициации цветения. В условиях длинного дня экспрессию VRN3 усиливают продукты генов PPD1 и CO2, определяющие чувствительность к фотопериоду. Сезонные изменения длины дня через фоторецепторы передаются циркадным часам, которые модулируют время цветения. Данные о генах ячменя и пшеницы, контролирующих чувствительность к яровизации и фотопериоду, интегрированы в генную сеть. С помощью синхронной булевой модели воспроизведена динамика генной сети. Расширенная модель генной сети может быть использована для проверки согласованности экспериментальных данных и выдвижения новых гипотез о взаимодействии генов.
Антимикробные пептиды (АМП) представляют собой низкомолекулярные защитные полипептиды, которые образуются в клетках всех живых организмов постоянно или в ответ на атаку патогена. Они являются важнейшими компонентами защитной системы как животных, так и растений. АМП различаются по структуре и механизмам действия. Большинство из них относится к цистеин-богатым пептидам, содержащим четное число остатков цистеина, образующих дисульфидные связи, что придает их молекулам структурную стабильность. На основе гомологии аминокислотных последовательностей и пространственной структуры выделяют несколько семейств АМП растений. Гены АМП растений могут быть использованы для повышения устойчивости сельскохозяйственных растений путем генетической трансформации, а также для разработки на их основе новых антибактериальных и антигрибковых лекарственных препаратов. В настоящем обзоре кратко изложены свойства и структура генов основных исследованных авторами семейств антимикробных пептидов пшеницы Triticum kiharae – глицин-богатых пептидов, дефензинов, гевеиноподобных пептидов, а также семейства 4-Cys пептидов.
С помощью диагностических молекулярных маркеров, сцепленных с известными генами устойчивости к листовой ржавчине Lr9, Lr35 и Lr47, был проведен скрининг образцов ДНК диких сородичей, синтетических форм и интрогрессивных линий мягкой пшеницы (Triticum aestivum L.). Ген Lr9 был идентифицирован в геноме образцов вида Aegilops umbellulata, гены Lr35 и Lr47 – в Ae. speltoides. В синтетических формах Авролата и Авродес с замещением генома D пшеницы на геномы Aе. umbellulata и Aе. speltoides соответственно выявлены гены Lr9 и Lr35. В геноме интрогрессивных линий, созданных с участием Aе. umbellulata, ген Lr9 не идентифицирован. Присутствие гена Lr35 установлено в одной линии, созданной на основе Авродес. Предполагается, что часть образцов диких видов и интрогрессивных линий имеет дополнительные гены устойчивости к листовой ржавчине.
Эффективность генов возрастной устойчивости пшеницы к бурой ржавчине изучали на юге Западной Сибири с использованием сорта Тэтчер (Тс), несущего ген Lr22b, и его почти изогенных линий ТсLr34 и ТсLr37. Ген Lr22b был неэффективен, Lr34 снижал скорость развития болезни при среднесуточной температуре ниже 16 ºС, но был мало эффективен при температуре выше 20 ºС. Ген Lr37 обеспечивал высокую защиту от болезни независимо от внешних условий. На стадии колошения линии TcLr34 и TcL37 проявляли сходные компоненты частичной устойчивости: уменьшение количества и размеров пустул, подавление размножения гриба. Цитологические исследования показали, что на обеих линиях было частично подавлено образование структур Puccinia triticina на поверхности и в тканях (аппрессориев и гаусториев), но реакция сверхчувствительности (СВЧ) не проявлялась. Установлены механизмы устойчивости в форме окислительного взрыва при контакте аппрессориев с устьицами и каллозно-лигниновых отложений. Цвет автофлюоресценции лигнина отличался от свечения, характерного для взаимодействий, связанных с реакцией СВЧ. Гены Lr34 и Lr37 оказывали плейотропное действие на патогенез.
Стеблевая ржавчина относится к наиболее вредоносным заболеваниям пшеницы. Вирулентная по отношению к большинству сортов пшеницы раса Ug99 возбудителя болезни Puccinia graminis Pers. f. sp. tritici имеет патотипный состав TTKS. По прогнозам FAO, заболевание может распространиться на восток от Ирана во многих странах Средней Азии, включая Казахстан. Защиту от расы Ug99 обеспечивают гены Sr2, Sr22, Sr24/Lr24 и Sr46. Для перспективной селекции пшеницы проведен скрининг образцов на присутствие эффективных генов устойчивости к стеблевой ржавчине. С использованием молекулярных маркеров ген Sr2 идентифицирован у 12 образцов, Sr24/Lr24 – у 7, Sr46 – у 1, Sr22 – у 6 линий. Полученные результаты используются в Казахстане для создания устойчивых к стеблевой ржавчине сортов пшеницы с применением MAS-селекции.
Проведена оценка влияния фрагментов интрогрессии Triticum timopheevii Zhuk. (2n = 28, AtAtGG) и их комбинаций на устойчивость к бурой и стеблевой ржавчине, мучнистой росе и ряду количественных признаков у 15 интрогрессивных линий мягкой пшеницы. Анализ интрогрессивных линий молекулярно-генетическими и цитологическими методами продемонстрировал эффективность комплексного использования различных типов маркеров для детальной характеристики гибридных форм и выявления различных транслокаций и замещений. Оценка линий по устойчивости к грибным болезням показала, что линии, содержащие в геноме интрогрессивный фрагмент хромосомы 5G, являются полностью устойчивыми к популяциям бурой ржавчины Западной Сибири и стеблевой ржавчины, типичной для Омской области. Линии 3862-5 и 3862-15, содержащие в геноме фрагмент длинного плеча хромосомы 2G, были устойчивыми к популяции стеблевой ржавчины Западной Сибири. Интрогрессивные линии были изучены по ряду количественных признаков. У всех изученных линий не отмечено негативного влияния чужеродного материала на урожайность и другие количественные признаки, что позволяет их использовать в селекции в качестве доноров устойчивости к грибным заболеваниям. Кроме того, установлено положительное влияние фрагментов хромосомы 2G T. timopheevii на признак озерненности колоса.
Изучены особенности состояния 18S/5S митохондриального (мт) повтора и районов хлоропластной (хп) ДНК у аллоплазматических линий мягкой пшеницы, несущих цитоплазму ячменя Hordeum marinum subsp. gussoneanum Hudson и H. vulgare L., и у потомков гибридов, полученных от реципрокных скрещиваний мягкой пшеницы Triticum aestivum L. с рожью посевной Secale cereale L. Гетероплазматическое состояние 18S/5S мт-повтора, которое является следствием двуродительской передачи мтДНК, обнаружено у гибридов «рожь–пшеница» и наследуется потомками этих гибридов, несущих цитоплазму ржи. Впервые у злаков на примере аллоплазматических линий мягкой пшеницы обнаружено гетероплазматическое состояние хпДНК, сопряженное с гетероплазматическим состоянием 18S/5S мт-повтора. Установлено, что переход гетероплазматического состояния мтДНК, хпДНК и гомоплазматического состояния ячменного типа районов хпДНК в гомоплазматическое состояние пшеничного типа ассоциирован с полным восстановлением фертильности и окончательной элиминацией хромосом ячменя из вновь формирующегося ядерного генома мягкой пшеницы аллоплазматических линий.
Репрессоры роста растений DELLA относятся к семейству белков-регуляторов транскрипции GRAS. Гиббереллины способствуют преодолению ограничения роста растений, обусловленного влиянием DELLA. Мутации в высококонсервативных генах, кодирующих DELLA, были описаны у разных видов растений. Эти мутации приводят к снижению высоты растений за счет образования более активных форм репрессоров роста. Цель настоящего исследования состояла в оценке генетического сходства нуклеотидных и аминокислотных последовательностей DELLA, представленных в базах данных, и определении аллелей, кодирующих DELLA у современных украинских сортов озимой мягкой пшеницы. С помощью программного обеспечения BLAST и MUSCLE, были проведены поиск и сравнительный анализ последовательностей гена Rht-D1 и генов других растений, кодирующих DELLA. При использовании программы MEGA v5 была построена дендрограмма, иллюстрирующая сходство аминокислотных последовательностей DELLA у 35 видов растений. ПЦР-идентификация аллелей Rht-B1 и Rht-D1 генов короткостебельности пшеницы в сортах из разных регионов Украины показала, что наиболее часто в изученной коллекции встречается мутантный аллель Rht-D1b (68 %), причем распределение частот его встречаемости неоднородно на территории Украины.
Изучены перспективные линии яровой мягкой пшеницы, выделенные из сорта Омская 37 и несущие пшенично-ржаную транслокацию 1RS.1BL. Проведена оценка линий по устойчивости к грибным патогенам, засухе, урожайности, параметрам экологической пластичности, стабильности и гомеостатичности. Проведено изучение трех линий с использованием С-окрашивания хромосом. Установлено, что эти линии, кроме пшенично-ржаной транслокации 1RS.1BL, несут и пшенично-пырейную транслокацию 7DL-7Ai, в которой сегмент хромосомы 7Ai принадлежит Agropyron elongatum (Host) Beauv (=Thinopyrum elongatum; = Thinopyrum ponticum). Сделано заключение о том, что комплексная устойчивость сорта Омская 37 и его перспективных линий обусловлена влиянием кластера генов, локализованных на сегментах хромосом ржи и пырея, включенных в состав соответствующих пшенично-чужеродных транслокаций. Выделены наиболее перспективные линии, рекомендованные для дальнейшего использования в селекции. Одна из изученных линий – Лютесценс 242/97-2-10 – передана на Государственное сортоиспытание в качестве сорта яровой мягкой пшеницы Омская 41.
В работе представлены данные по изучению аллелей генов Wx коллекции из 99 сортов и линий мягкой пшеницы селекции КНИИСХ им. П.П. Лукьяненко. С помощью двух молекулярных маркеров к гену Wx-А1 было выявлено, что сорта Старшина и Сила несут в своем геноме нуль-аллели по данному гену. На основании данных по амплификации четырех различных молекулярных маркеров установлено, что сорта Нота и Ласточка несут в своем геноме аллель Wx-B1e. Сортов, несущих нуль-аллели гена Wx-B1, обнаружено не было. По гену Wx-D1 были выявлены только аллели дикого типа.
Представлены результаты исследования нескольких поколений линий мягкой пшеницы, несущих изменения, индуцированные неионным детергентом Тритоном Х-100 (ТХ-100). Показано, что индуцированные изменения, отмеченные ранее в первых поколениях размножения линий, наблюдаются также в четвертом, пятом и шестом поколениях.
Окраска некоторых органов пшеницы имеет адаптивное значение. Признаки окраски широко используются в таксономии и для паспортизации сортов пшеницы, а также являются удобной моделью для генетических и молекулярно-генетических исследований. В обзоре представлены данные по хромосомной локализации, генетическому картированию и структурно-функциональной организации всех известных генов, определяющих окраску у пшеницы. К настоящему времени определена локализация около 30 генов пшеницы, детерминирующих окраску различных органов. Данные гены представлены главным образом гомеологичными локусами в геномах А, В и D, большинство из которых расположены в ген-богатых районах 1S0.8 и 7S0.4 генома пшеницы. Сравнительное картирование у разных видов злаков указывает на то, что ортологичные гены, контролирующие окраску, могут как встречаться у отдельных представителей (гомеологичный ряд генов Rg выявлен только у пшениц и эгилопсов , R – у пшениц, эгилопсов и ржи), так и быть широко представленными во всем семействе злаков (гены, определяющие фенотип по признакам антоциановой окраски). Данные по сравнительному картированию в сочетании с результатами последних работ, направленных на клонирование и исследование функции генов, детерминирующих окраску органов пшеницы, дают основание считать, что эти гены относятся к семействам Myb- и Myc-подобных генов, кодирующих активаторы транскрипции структурных генов биосинтеза флавоноидных пигментов у растений.
Замещение хромосомы 1В пшеницы на хромосому 1R ржи и транслокация 1BL.1RS идентифицированы с помощью цитологического анализа и молекулярных маркеров у оригинальных интрогрессивных линий F∞, полученных в результате сложных отдаленных скрещиваний с участием октоплоидного тритикале, твердой пшеницы и производных амфидиплоида (АД) T. timopheevii Zhuk./Aegilops tauschii Coss. С очень низкой частотой (в 0,2–0,3 % материнских клеток пыльцы – МКП) наблюдалась конъюгация между короткими плечами 1BL.1RS и 1B хромосом мягкой пшеницы. Линии с транслокацией были устойчивы, а с целой хромосомой 1R – восприимчивы к листовой и стеблевой ржавчине, что связано с разным происхождением 1R-хромосом, вовлеченных в транслокацию или замещение. У некоторых интрогрессивных линий присутствует ген Hg1, контролирующий опушение колоса, переданный от сорта Гостианум 237. Опушение листа сверху, снизу и по краю листовой пластинки обнаружено у нескольких линий. Данные признаки перенесены от АД T. timopheevii Zhuk./Aegilops tauschii Coss и, предположительно, происходят от Ae. tauschii.
Проведение экспериментов в области молекулярной генетики растений часто требует применения методов генной инженерии, в том числе использования трансгенных растений. Представлены данные о промоторах генов пшеницы с экспериментально проверенным паттерном экспрессии, аннотированных в базе данныхTGP (TransGene Promoters). База TGP может быть использована в качестве источника информации при планировании генно-инженерных экспериментов различной направленности.
Высокая зимостойкость предполагает наличие длительности глубокого покоя, сопо ставимой с продолжительностью зимовки, и высокой морозостойкости. Междисциплинарный подход к исследованию механизмов формирования зимостойкости позволил как разработать новый, так и усовершенствовать известные способы получения генетического разнообразия и сравнить их по эффективности. Такое разнообразие, в частности, необходимо для селекции сортов пшеницы, удовлетворяющих условиям Сибири. Так, обработка гиббереллином А3 всходов озимых сортов позволила получить семьи (линии) с перезимовкой 85–100 % под глубоким снежным покровом в лесостепи. Перезимовка исходных сортов в этих же условиях была на порядок ниже. Стресс в двух смежных поколениях, вызванный гиббереллином, индуцировал у части выживших растений длительный глубокий покой, сопоставимый с продолжительностью зимовки, что обеспечило высокую выживаемость их потомств. Эти изменения наследовались. И чем жестче был отбор на продолжительность глубокого покоя среди «гиббереллиновых» линий, тем выше среди них была доля высокоморозостойких форм, выживших в бескулисных посевах при малоснежье в степи. При гибридизации между образцами пшеницы доля высокоморозостойких форм была наибольшей, если оба родителя обладали хотя бы одним из компонентов высокой зимостойкости. Инбредные клоны пырея сизого Agropyron glaucum оказались эффективным источником обоих компонентов зимостойкости при гибридизации с пшеницей. Наследственные изменения у образцов пшеницы под влиянием гиббереллина в двух смежных поколениях в условиях лесостепи и под влиянием умеренно сильных морозов в степи также в двух смежных поколениях, вероятно, имели регуляторную, эпигенетическую природу.
Разработана технология создания высокоморозостойких форм озимой мягкой пшеницы Triticum aestivum, основанная на передаче признака высокой морозостойкости пшенице от дикого ее сородича – пырея сизого Agropyron glaucum. Технология включает метод получения удвоенных гаплоидов пырея в культуре пыльников, метод отбора генотипов пырея с высокой способностью продуцировать зеленые гаплоиды in vitro, метод экспресс-анализа морозостойкости растений, отдаленную гибридизацию морозостойких генотипов пырея с пшеницей и оригинальный метод передачи морозостойкости от пырея пшенице с помощью «листовой няньки». В результате применения данной технологии создана уникальная коллекция андрогенных растений пырея сизого и получен обширный гибридный материал от различных комбинаций скрещивания между морозостойкими растениями пырея и различными сортами яровой и озимой пшеницы. Методом «листовой няньки» получены морозостойкие и высокопродуктивные ЛН-линии озимой пшеницы.
Антифризные белки представляют собой класс белков, синтезируемых пойкилотермными организмами при холодовом стрессе. Эти белки имеют разное эволюционное происхождение, отличаются по первичной и вторичной структуре, механизму регуляции, однако все они имеют общее качество – способность адсорбироваться на поверхность кристаллов льда и модифицировать их рост. В обзоре c акцентом на злаковые растения, в том числе пшеницу, обобщены данные о происхождении антифризных белков, их таксономическом распространении, свойствах и особенностях функционирования.
Сателлитная ДНК (сателлит), представленная повторяющимися тандемными последовательностями, является гетерохроматином с плотной нуклеосомной упаковкой. Мы искали среди контекстных и конформационных характеристик ДНК детерминирующие факторы, которые способствуют этой упаковке. Мы разработали статистику, основанную на величине изгиба ДНК, для определения характера предпочтения позиционирования нуклеосом в тандемных повторах. Было выявлено статистически значимое отличие профиля изгиба в тандемных повторах от случайной модели. Используя преобразование Фурье, мы выяснили, что не менее 50 % мономеров имеют периодичность профиля изгиба ДНК в районе 170 п.н., что соответствует длине ДНК, обернутой вокруг нуклеосомы, при рассмотрении двух первых гармоник в профиле изгиба ДНК. Мы определили, что в растениях схема позиционирования нуклеосом в субтеломерных сателлитах значимо отличается от аналогичной схемы в центромерных сателлитах.
Проведено изучение молекулярно-генетической гетерогенности 20 образцов яровой тритикале. Использованные ISSR- и RAPD-маркеры выявили высокий уровень полиморфизма (в среднем 80,2 и 89,9 % соответственно), что дало возможность сгруппировать изученные образцы тритикале по степени генетического родства и подобрать генетически дивергентные родительские пары для скрещиваний с целью получения гибридов с эффектом гетерозиса.
