Preview

Вавиловский журнал генетики и селекции

Расширенный поиск
Том 21, № 2 (2017)
Скачать выпуск PDF

Таксономия растений. ОРИГИНАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ

152-157 3352
Аннотация
В соответствии с системой рода Triticum L., разработанной в отделе генетических ресурсов пшеницы ВИР, твердая пшеница является самостоятельным видом Triticum durum Desf. Внутри вида рассматривают два подвида: subsp. durum и subsp. horanicum. Подвид собственно твердых пшениц (subsp. durum) дифференцирован на шесть групп разновидностей (convar.), в свою очередь convar. durum имеет в своем составе три подгруппы разновидностей (subconvar.). Ко времени создания классификации внутри вида T. durum Desf. насчитывалась 121 ботаническая разновидность. Они были выделены по сочетанию таких признаков, как «наличие/отсутствие опушения соломины под колосом», «опушенность/неопушенность колосковых чешуй», «шероховатость остей»; по цвету чешуй, остей и зерновок. Принцип выделения основан на сочетании значительного количества признаков, что дает большое число возможных вариантов и увеличивает вероятность нахождения новых разновидностей. Объектом исследований было около 6000 образцов генетической коллекции твердой пшеницы ВИР, репродуцируемых в различных эколого-географических условиях на протяжении 15 лет. Идентификацию образцов проводили в соответствии с классификацией, которую использует отдел генетических ресурсов пшеницы ВИР в работе с коллекцией. В результате наших полевых исследований на станции Тель Хадия (Сирия) Международного центра сельскохозяйственных исследований в засушливых регионах (ICARDA) и идентификации репродукции образцов, полученных после размножения на опытных станциях ВИР, выявлено 10 новых разновидностей и 12 форм пшеницы твердой, которые дополнили нашу классификацию. Для каждой из них приведен диагноз, определен тип, представлены гербарий (автотип) и фотографии.

Таксономия растений. ОБЗОР

158-169 2877
Аннотация
Горох абиссинский (Pisum abyssinicum A. Br.) известен из Эфиопии и Йемена, где культивируется наряду с культурным подвидом гороха посевного (Pisum sativum L. subsp. sativum). Представления о возможной встречаемости абиссинского гороха в дикорастущем состоянии восходят к предположениям, высказанным в XIX в., и не основаны на конкретных данных. P. abyssinicum представляет практический интерес благодаря своей скороспелости и устойчивости к бактериальной гнили. Морфологически он сходен с P. sativum, однако очень плохо скрещивается с ним в качестве как материнского, так и отцовского родителя. Кариотип абиссинского гороха изменчив. Сообщалось об одной-двух реципрокных транслокациях. В то же время существуют и образцы, не имеющие транслокаций относительно стандартного кариотипа посевного гороха; тем не менее завязываемость семян в скрещиваниях с посевным горохом остается крайне низкой, а фертильность пыльцы гибридов первого и второго поколения – сниженной. Имеются данные о влиянии на фертильность пыльцы гибридов района генома, содержащего ген, участвующий в конфликте ядра и цитоплазмы в отдаленных скрещиваниях гороха. Известные образцы абиссинского гороха дивергировали всего около 4000 лет назад и весьма близки друг к другу генетически. Наличие аллелей многих молекулярных маркеров, общих с Pisum fulvum Sibth. et Smith и P. sativum L. subsp. elatius (Bieb.) Schmalh., свидетельствует в пользу гипотезы Л.И. Говорова о том, что абиссинский горох произошел от их спонтанного гибрида. Возможно, гибридизация имела место в условиях культуры, в Йемене или низменности Афар. Выявлен представитель P. sativum subsp. elatius, использование которого в качестве отцовского родителя в скрещиваниях с абиссинским горохом дает гибриды F1 с полностью фертильной пыльцой. Скрещивания P. abyssinicum×P. fulvum дают наибольший выход гибридных семян среди всех проведенных отдаленных скрещиваний, так что P. abyssinicum может использоваться в качестве «моста» при интрогрессии генов от P. fulvum к P. sativum. Достаточно высокая степень репродуктивной изоляции абиссинского гороха от других представителей рода соответствует биологической концепции вида, однако положение образцов P. abyssinicum в качестве мелкого кластера среди образцов P. sativum subsp. elatius на молекулярных филогенетических реконструкциях противоречит филогенетической концепции вида. Большинство авторов признает абиссинский горох в качестве вида Pisum abyssinicum, меньшинство – в качестве подвида P. sativum subsp. abyssinicum (A. Br.) Berger. По-видимому, корректнее всего считать его гибридогенным видом. В связи с недавним включением рода Pisum L. в род Lathyrus и существованием названия Lathyrus abyssinicus A. Br. (синоним L. sativus L.) абиссинский горох получает новое название – Lathyrus schaeferi (A. Braun) Kosterin nomen novum pro Pisum abyssinicum A. Braun – в честь Х. Шэфера, обосновавшего ревизию таксономии трибы Fabeae на основании молекулярной реконструкции ее филогении. Предложены новые комбинации Lathyrus sectio Pisum (L.) Kosterin combinatio nova и Lathurus fulvus (Sibthrop et Smith) Kosterin combinatio nova.

Генофонд и селекция растений. ОРИГИНАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ

170-179 266
Аннотация
Нут (Cicer arietinum L.) – вторая зернобобовая культура в мире по посевным площадям и третья – по производству. Однако, современные сорта нута восприимчивы к болезням, страдают от засухи. Одним из путей улучшения культуры может быть интрогрессия генов адаптивности из старых местных сортов, особенно из мест генетического разнообразия вида – центров его происхождения: первичного – Турции и вторичного – Эфиопии. В коллекции ВИР 3 380 образцов нута, более половины которых представляют местные сорта. В данной статье кратко приведены результаты анализа изменчивости 11 биологических, морфологических и хозяйственно-ценных признаков у 1 082 местных сортов нута, происходящих из 60 стран. Более детально (по 15 признакам) были изучены образцы из мест происхождения культуры: 75 местных сортов из Турции и 24 из Эфиопии, собранных там 90 лет назад. Признаки были проанализированы посредством факторного анализа. Выявлена географическая приуроченность некоторых признаков у изученных образцов. Образцы из Эфиопии были достаточно однородны: почти все за исключением одного относились к типу desi, имели мелкие, темные и угловатые семена, низкое прикрепление первого боба и низкую семенную продуктивность, отличались скороспелостью. Они относятся к Абиссинской эколого-географической группе разновидностей – уникальной и эндемичной для Эфиопии. Турецкие образцы характеризуются большим разнообразием по всем изученным признакам, обнаруживая все их градации, описанные в дескрипторах нута. В этом регионе собраны образцы, характерные для западного Средиземноморья, а также для территорий, граничащих с Турцией на востоке. Образцы из первичного и вторичного центров происхождения различались по диапазону изменчивости изученных признаков. Меньшая степень варьирования и примитивность большинства признаков, а также меньшая семенная продуктивность у эфиопских местных сортов по сравнению с турецкими свидетельствует о большей селекционной продвинутости последних. Полезные признаки для селекции имеются в образцах из обоих центров происхождения и разнообразия нута.
180-188 2791
Аннотация
Введение в промышленное садоводство сортов айвы, отличающихся зимостойкостью, высокой продуктивностью, хорошими товарными качествами и ценным химическим составом, – одно из приоритетных селекционных направлений. В статье представлен подбор родительских пар сортов айвы с учетом биологических и хозяйственно ценных признаков: Исполинская – по степени крупноплодности; Каунчи 8 – по качеству плодов; Золотистая, Мускатная – по урожайности, высокой зимостойкости и засухоустойчивости; Кубанская – по сдержанности роста дерева. Выделены сорта с горизонтальной устойчивостью к монилиозу: Мускатная, Новогодняя, Урожайная кубанская, Софья. Установлены сроки цветения айвы: раннее начало цветения характерно сортам Дюна и Нивушка, позднее – Аврора, Новогодняя, Румо. Выявлены высокоурожайные сорта Аврора, Золото скифов, Подарочная, Урожайная кубанская, Софья, обладающие максимальной экологической адаптацией к неблагоприятным факторам среды. На основе гибридологического анализа установлены наследуемые признаки, характеризующие их товарные качества: «яблоковидная форма» и «величина плода»; выделены сорта с наиболее стабильными техническими показателями (коэффициент вариации составляет 8.5–10 %) – Новогодняя, Нивушка, Подарочная. Установлены сортовые различия по содержанию сахаров, витаминов и полифенолов сортов – новых и взятых для скрещивания. Новые сорта Золотистая (28.4 мг/100 г), Новогодняя (33.3 мг/100 г), Подарочная (32.3 мг/100 г) отличаются повышенным содержанием витамина С; Кубаночка (225.0 мг/100 г), Новогодняя (222.2 мг/100 г), Подарочная (196.8 мг/100 г) – высоким содержанием Р-активных катехинов. Выделенные сорта селекции СКЗНИИСиВ пополнят сортимент юга России ценными конкурентоспособными генотипами айвы (Cydonia oblonga Mill.).
189-197 1069
Аннотация
В генетико-селекционных программах сельскохозяйственных культур для идентификации генотипов, составления генетических карт, изучения генетики, филогении и систематики растений используют различные молекулярно-генетические маркеры, это ускоряет селекцию и способствует эффективному изучению и сохранению генофонда культуры. С помощью RAPD- и ISSR-маркеров возможно быстро идентифицировать большое количество локусов, что удобно при изучении генетической структуры популяций и проведении эволюционных и филогенетических исследований. С целью изучения генетического полиморфизма зерновых видов рода Amaranthus L. по молекулярно-генетическим маркерам и возможностей их практического использования проанализировано 18 коллекционных образцов сортов и популяций разного эколого-географического происхождения. Молекулярно-генетический анализ амаранта позволил выявить высокий уровень полиморфизма ДНК-маркеров (около 85 %). Внутрипопуляционный полиморфизм, установленный с применением RAPD-маркеров, составил от 36.4 до 63.6 %, ISSR – 40.0–65.9 %. Также идентифицировано 203 локуса, из которых 173 оказались полиморфными, 30 – мономорфными (встречались во всех исследованных генотипах), 13 – уникальными (встречались только у какого-либо одного генотипа). Рассчитаны генетические дистанции, значения которых по результатам RAPD- анализа варьировали от Dij = 0.0009 между популяциями 00038 и 00110 вида A. hybridys L. до Dij = 0.0141 между сортом Харьковский-1 (A. hypochondriacus L.) и популяцией 00097 (A. hybridus L.). По результатам ISSR-анализа генетические дистанции варьировали от Dij = 0.0018 между сортом Харьковский-1 и популяцией К-61 вида A. hypochondriacus L. до Dij = 0.0113 между популяциями К-146 (A. caudatus L.) и 00039 (A. hybridus L.). Установлено генетическое родство зерновых видов амаранта, подтверждена монофилетическая теория их происхождения. Доказано, что A. mantegazzianus Passer. является подвидом A. caudatus L. Детектированные уникальные и мономорфные локусы ДНК могут быть использованы для разработки специфических генетических маркеров для идентификации растительного материала и контроля генетической изменчивости амаранта.
198-206 836
Аннотация
Формирование ассортимента плюсовых деревьев для лесосеменных плантаций остается наиболее сложной проблемой современной лесной селекции. Она связана с опасностью возникновения инбредной депрессии семенного потомства плюсовых деревьев, не обладающих выраженными механизмами защиты от самоопыления. Сосна обыкновенная относится к важнейшим в хозяйственном плане древесным видам. Разнообразные характеристики ее хвои – предмет многоплановых научных изысканий. Размер хвои признан косвенным показателем энергии роста сосны. Наши исследования были направлены на селекционную оценку плюсовых деревьев сосны обыкновенной по морфометрическим признакам хвои. Плюсовые деревья представлены своими клонами в составе лесосеменных плантаций первого порядка на территории Нижегородской области. При сборе исходного материала обеспечивалась элиминация дифференцирующего влияния факторов среды и времени. Несходство плюсовых деревьев по широкому перечню признаков проявлялось в неодинаковой степени. Поскольку неоднородность состава изучаемой лесосеменной плантации сформировалась на фоне выровненных экологических условий, возникли основания рассматривать ее как обусловленную преимущественно наследственными причинами. Это подтвердили результаты дисперсионного анализа. Установлено преобладающее влияние несходства между ортетами на проявление фенотипической неоднородности их потомства. Зафиксирован аналогичный эффект, связанный с различиями между раметами, который по своей величине сопоставим с остаточной дисперсией. Выраженная неоднородность состава и ее наследственная детерминированность создали условия для результативного проведения многомерных сравнений плюсовых деревьев. Факторный анализ сформировал из общего набора морфометрических признаков хвои комплексные независимые переменные. Они использованы в кластерном анализе наряду с исходными признаками. Кластерный анализ выявил в составе лесосеменной плантации плюсовые деревья, в наибольшей мере отличающиеся от других. В схемах скрещивания для достижения эффекта гетерозиса и исключения риска инбредной депрессии они могут комбинироваться со всеми остальными плюсовыми деревьями.
207-213 2498
Аннотация
В статье большое внимание отводится предварительной селекции (пребридингу) при создании триплоидных сортов яблони. Дана краткая характеристика доноров диплоидных гамет, которые выделены среди имеющихся тетраплоидных сортов и форм или созданы селекционным путем, особенно в тех случаях, когда в природе нет сортов и форм (доноров диплоидных гамет) с необходимыми для селекционера признаками. Создана селекционным путем форма 30-47-88 (Либерти×13-6-106), являющаяся комплексным донором диплоидных гамет и иммунитета к парше (ген Vf ). С 1970 по 2015 г. при селекции яблони на полиплоидном уровне осуществлено 455 комбинаций скрещиваний, искусственно опылено 660 тыс. цветков, получено 124.7 тыс. гибридных семян, выращено 47.9 тыс. однолетних сеянцев, из которых после многократных браковок в селекционные сады перенесено 13.2 тыс. сеянцев. Впервые в России от интервалентных скрещиваний создано и уже районировано 10 сортов (Августа, Александр Бойко, Бежин луг, Вавиловское, Дарёна, Масловское, Орловский партизан, Осиповское, Патриот, Яблочный Спас). Установлено, что сорта, полученные во ВНИИСПК, характеризуются, как правило, урожайностью, лучшей товарностью плодов, большей устойчивостью к парше и более высокой самоплодностью. Получены сорта, совмещающие триплоидию и иммунитет к парше. Ведется многообещающая работа по получению сортов, объединяющих в своих геномах триплоидию, иммунитет к парше и колонновидность (ген Со). Дана краткая характеристика созданных за последнее время от интервалентных скрещиваний триплоидных иммунных к парше сортов Вавиловское и Яблочный Спас, а также трех триплоидных сортов, полученных от скрещивания диплоидных сортов. Отмечено, что триплоидные сорта яблони селекции ВНИИСПК по комплексу хозяйственных признаков не уступают зарубежным сортам, а по адаптивности значительно превосходят их и при внедрении в широкое производство могут способствовать решению импортозамещения плодовой продукции в стране.
214-221 2373
Аннотация

Представлены результаты изучения устойчивости к неблагоприятным зимним условиям новых селекционных форм яблони, полученных во ВНИИСПК, по приоритетным направлениям селекции яблони.

Цель работы – оценка генотипов яблони, созданных при совмещении в генотипе иммунитета к парше с тройным набором хромосом (ген RVi6+3х), по зимостойкости. Изучение зимостойкости проводили полевым и лабораторным методами моделирования повреждающих факторов с использованием морозильной камеры «ESPEC» PSL-2 KPN. Установлено, что к началу декабря генотипы приобретали хорошую закалку и проявили устойчивость жизненно важных тканей к раннезимним морозам до –30 °С (I ком- понент морозостойкости). Выявлены генотипы, которые критические температуры –38 и –40 °С, а также –42 °С при искусственном промораживании переносили с повреждением жизненно важных тканей на уровне Антоновки обыкновенной (компонент II). Моделирование трехдневной искусственной оттепели (2 °С) с последующим снижением температуры до –30 °С показало, что у всех изученных форм повреждения коры, камбия и древесины носили обратимый характер и не превышали 2.0 балла, а у иммунных триплоидных формы 31-2-130 и ЭЛС 31-36-149 не превышали 1.2 балла. Изучение зимостойкости новых селекционных форм позволило выявить наиболее зимостойкие и перспективные генотипы: иммунные к парше триплоидные формы 31-2-15, 31-2-115, 31-2-130 (Афродита×13-6-106) и 31-36-149 [Веньяминовское× 25-35-144 (Уэлси тетраплоидный×Папировка тетраплоидная)], а также иммунные к парше диплоиды 31-35-58 (Юбилей Москвы× Краса Свердловска) и 31-15-126 [23-16-96 (сеянец 814 – свободное опыление)×Гулливер]. Эти генотипы проявили устойчивость жизненно важных тканей к раннезимним морозам, морозам в середине зимы до –40 °С на уровне Антоновки обыкновенной, а также морозам после оттепелей и сохранили способность восстанавливать устойчивость при повторной закалке после оттепелей. 

Генетика растений. ОРИГИНАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ

222-226 3109
Аннотация
Особенности развития соцветия мягкой пшеницы Triticum aestivum L., колоса, определяют его архитектуру и оказывают влияние на показатели продуктивности. Линии и формы пшеницы с измененной морфологией соцветия являются важным генетическим ресурсом как для изучения генетических механизмов, лежащих в основе программ развития растений и определяющих их архитектуру, так и для практического использования с целью повышения урожайности. В норме у пшеницы колоски располагаются двумя параллельными рядами вдоль оси колоса, формируя двурядный колос. Линии нестандартного морфотипа SCR (screwed spike rachis) мягкой пшеницы характеризуются спиральным расположением колосков вдоль колосового стержня. Изучение ранних этапов развития соцветия SCR-линий с использованием световой и сканирующей электронной микроскопии показало, что спиральное расположение колосков не связано с изменениями или нарушениями на ранних этапах развития соцветия при закладке и дифференцировке меристем соцветия и формировании органов соцветия, а является следствием особенностей роста клеток колосового стержня на более поздних этапах роста колоса. Таким образом, обнаружено, что спиральное расположение колосков в соцветии злаков может быть обусловлено особенностями не только закладки и взаимного расположения колосковых меристем соцветия (типом филлотаксиса соцветия), но и роста клеток на более поздних этапах роста соцветия. Показано, что признак SCR наследуется как доминантный моногенный. На проявление признака может влиять генотипическая среда. Линии морфотипа SCR, охарактеризованные с применением световой и сканирующей электронной микроскопии, представляют собой важный генетический ресурс для дальнейшего изучения молекулярно-генетических механизмов, определяющих архитектуру колоса. Кроме того, они могут быть использованы при создании линий и сортов пшеницы с новыми типами колоса, например, сочетание SCR и многоколосковости может обеспечить больше пространства и освещенности для развивающихся колосков в составе кластера из множества колосков.
227-233 2265
Аннотация

Регуляция ветвления корней – важный адаптивный механизм, обеспечивающий приспособление растений к среде обитания корней. Выяснение генетических механизмов, вызывающих у растений увеличение степени ветвления корней, имеет существенное значение в повышении отзывчивости сельскохозяйственных культур на элементы питания.

Целью исследования было изучение взаимодействия генов SHY2 и MSG1, NPH4 и IAR2 при наследовании признаков корневой системы Arabidopsis thaliana. При скрещивании растений мутантных линий shy2-2×msg1-2, nph4-1×iar2-1 в F2 получено расщепление, позволяющее предполагать полимерное взаимодействие генов SHY2 и MSG1, NPH4 и IAR2. Расщепление по фенотипу в поколении F2 происходит в соотношении 15:1. Описанные в работе результаты исследований представляют интерес для практического использования хозяйственно ценного признака «ветвление корней» в селекции растений для создания сортов и гибридов с заданными свойствами минерального питания. В данной работе показано, что способность растений увеличивать степень ветвления корней зависит от отдельных генов и может наследоваться по типу полимерного взаимодействия генов. Зная полимерный характер наследования в корневой системе длины боковых корней при взаимодействии генов, можно комбинировать гены путем скрещивания и увеличивать степень ветвления корней у культурных растений при создании сортов и гибридов, более отзывчивых на элементы питания. 

234-240 894
Аннотация
Формирование и поддержание популяций стволовых клеток растения контролируются гомеодомен-содержащими факторами транскрипции семейства WOX. Эволюция гомеобоксных генов, кодирующих данные белки, считается одной из главных причин многообразия форм цветка и морфологии растения в целом. Механизм регуляции ниш стволовых клеток в апикальных меристемах признан консервативным для цветковых растений разных видов и наиболее подробно исследован на модели Arabidopsis thaliana. Морфологическое разнообразие покрытосеменных подразумевает наличие особенностей этого механизма, присущих отдельным видам, при сохранении основных сигнальных путей. Уникальный представитель покрытосеменных бесхлорофилльный микогетеротроф подъельник Monotropa hypopitys получает питательные вещества от корней деревьев через микоризный симбиоз. В индуктивных условиях адвентивные репродуктивные почки на корнях M. hypopitys выпускают цветонос с прицветниками и соцветием на конце. M. hypopitys так же, как и другие растения, формирует меристемы соцветия, цветка и корня, вероятно, используя консервативные пути регуляции ниш стволовых клеток. Изучение гомеобоксных генов такого растения расширит знания о важных эволюционных факторах транскрипции WOX и позволит лучше представлять механизмы контроля стволовых клеток в микогетеротрофных растениях. В данной работе проведен анализ транскриптомов корня, прицветников и цветков двух индивидуальных образцов подъельника, собранных на стадии цветения. Идентифицированы мРНК пяти генов семейства WOX, охарактеризованы их структура, филогения, паттерн экспрессии, а также возможные функции. Совокупность полученных и литературных данных по- зволила сделать предположения о функциональной роли данных генов в онтогенезе растения. Гены MhyWUS1 и MhyWUS2, возмож- но, вовлечены в поддержание популяции стволовых клеток меристем цветка и соцветия. Ген MhyWOX13, вероятно, участвует в контроле корневой ниши стволовых клеток, формировании семенной коробочки, инициации цветения и базовых клеточных процессах. Область применения генов MhyWOX4 и MhyWOX2, видимо, ограничена регуляцией стволовых клеток камбия и дифференцировкой яйцеклеток и зиготы соответственно.
241-249 2927
Аннотация
Aegilops columnaris Zhuk. – потенциальный источник новых генов для улучшения пшеницы, однако до настоящего времени этот вид в селекции не использовался. В данной работе впервые получены и охарактеризованы интрогрессивные линии T. aestivum×Ae. columnaris. Молекулярно-цитогенетический анализ 20 интрогрессивных линий показал, что в основном они цитологически стабильны и несут от одной до трех пар хромосом эгилопса, дополняющих или замещающих хромосомы пшеницы. В кариотипах 15 линий методами С-дифференциального окрашивания и флуоресцентной in situ гибридизации (FISH) были выявлены пять разных хромосом эгилопса, идентифицированных нами на основе анализа спектров замещений как 3Ае1, 3Ае2, 5Ае2, 6Ае1 и 6Ае2. Помимо этого, в линии 2305/1 была обнаружена моносомно дополненная хромосома Ае–а, классифицировать которую на данном этапе исследования невозможно. В нескольких линиях также выявлены акроцентриче- ские и телоцентрические хромосомы (Ае–b и Ае–с), предположительно образовавшиеся из неидентифицированных эгилопсных хромосом путем крупных делеций. Сравнение электрофоретических спектров глиадинов интрогрессивных линий Л-2310/1 и Л-2304/1 с замещениями хромосомы 6D на хромосомы 6-й гомеологической группы Ae. columnaris показало, что аллели глиадин-кодирующих локусов у них отличаются. Это подтверждает, что ли- нии Л-2310/1 и Л-2304/1 содержат неидентичные 6Ае-хромосомы. С учетом результатов более ранних работ теперь возможна идентификация 8 из 14 хромосом Aegilops columnaris.

Генетика растений. ОБЗОР

250-258 2267
Аннотация
Система CRISPR/Cas – один из самых перспективных способов геномного редактирования. Этот доступный метод позволяет получать нетрансгенные растения с заданными модификациями, причем можно одновременно производить мутации в нескольких мишенях. Цель настоящего обзора – анализ опубликованных работ, в которых система CRISPR/Cas использована для модификации генов сельскохозяйственных растений, с тем чтобы оценить потенциал этой технологии как нового метода селекции растений. Для 45 сельскохозяйственных культур проведен поиск по сочетанию ключевого слова CRISPR с названием культуры (поиск осуществлялся в названиях, аннотациях и ключевых словах статей из журналов, индексируемых в базе данных Scopus). Среди 206 результатов поиска только 88 содержали описание экспериментальных работ, в которых использована система CRISPR/Cas. В этих работах описаны 145 генов-мишеней у 15 сельскохозяйственных культур, включая рис, у которого модифицировано наибольшее число генов – 78. Возможность получения модифицированных нетрансгенных растений продемонстрирована в большинстве работ. Однако в основном исследования были нацелены на апробацию метода или на изучение функций целевых генов, и лишь редактирование 37 генов связано с улучшением свойств растений. В обзоре представлена таблица-каталог данных генов. Основной используемый вариант модификации – нокаут генов, преимущественно негативных регуляторов роста и развития растений или факторов, определяющих чувствительность к патогенам. В большинстве случаев проверен фенотип модифицированных растений и показано наличие заданных изменений признаков. Однако ввиду того, что негативные регуляторы – это ограниченная группа генов растений, можно предположить, что CRISPR/Cas-направленный нокаут как способ улучшения сельскохозяйственных культур имеет определенные рамки. В связи с этим целесообразно расширение апробации CRISPR/Cas для получения более сложных модификаций в геномах культурных растений, таких как замена дефектных аллелей функциональными или вставка в геном целевых генов (в настоящее время для улучшения свойств сельскохозяйственных растений известны лишь единичные примеры таких модифика- ций). Другое важное условие для широкого практического использования системы геномного редактирования CRISPR/Cas в селекции – возможность применения ко многим сортам одного и того же вида. В опубликованных работах пока еще используется весьма ограниченное число модельных сортов/линий. Тем не менее, несмотря на описанные ограничения, необходимо подчеркнуть, что за короткий срок (3.5 года с момента опубликования первых работ по модификации генома растений с помощью системы CRISPR/Cas) достигнуты значительные успехи.

ГЕНЕТИКА ЖИВОТНЫХ

259-268 1359
Аннотация
Интенсивность мейотической рекомбинации и закономерности распределения точек кроссинговера вдоль хромосом значительно варьируют между видами животных, в том числе близкородственными. Предложено несколько гипотез об адаптивном значении этих различий и их эволюции. Высказаны предположения о том, что рекомбинационные характеристики видов обусловлены филогенетической историей видов и их экологией. Однако большая часть исходных данных получена на млекопитающих, у которых характеристики рекомбинации находятся под влиянием значительной кариологической изменчивости. В этой связи изучение характеристик рекомбинации у таксонов с более стабильными кариотипами, таких как рептилии и птицы, представляется актуальным. В данной работе использовали метод флуоресцентной иммунолокализации белка бокового элемента синаптонемного комплекса (SYCP3), белков центромеры и белка мисматч-репарации MLH1, маркирующего сайты кроссинговера, на препаратах распластанных профазных ооцитов для изучения особенностей синапсиса и рекомбинации у двух видов птиц – черной крачки (Chlidonias niger) и речной крачки (Sterna hirundo). Мы впервые охарактеризовали кариотип Ch. niger (2n = 74, FN = 94), уточнили описание кариотипа S. hirundo (2n = 68, FN = 90) и идентифициро- вали предположительные перестройки, отличающие кариотипы данных видов друг от друга. Обнаружено, что черная и речная крачки достоверно отличаются по среднему числу кроссоверов на клетку (53.0±4.2 у черной и 44.1±5.0 у речной крачек) и по распределению кроссоверов на гомологичных хромосомах. Показано, что различия по числу кроссоверов обусловлены различиями в длине синаптонемных комплексов – суммарной длине аутосомных комплексов и длине индивидуальных бивалентов. Было установлено, что на число обменов и различия в их распределении влияют хромосомные перестройки: различие рекомбинационных характеристик между перестроенными гомеологами было выше, чем между неперестроенными. Мы описали особенности синапсиса гетероморфных Z- и W-хромосом, локализовали псевдоаутосомный район и оценили его физический размер. Выяснено, что несмотря на перестройки аутосом, отличающие друг от друга указанные виды, строение и синаптические характеристики половых хромосом не изменились за 9 млн лет, прошедших со времени дивергенции родов Sterna и Chlidonias.

Генетика животных. ОБЗОР

269-283 287
Аннотация
Мобильные генетические элементы (МГЭ) играют большую роль в изменении структуры генома и экспрессии генов. Все многообразие МГЭ подразделяется на два класса – ретротранспозоны и ДНК-транспозоны. У морских беспозвоночных МГЭ представлены последовательностями обоих классов, и они обнаружены в геномах видов всех основных таксонов этой группы животных. Среди представителей типа кишечнополостные (Cnidaria) в литературе описаны МГЭ у видов Aurelia aurita, Acropora millepora, A. palmata, A. digitifera, Nematostella vectensis. МГЭ среди плоских червей (Platyhelminthes) изучены у двух видов - Stylochus zebra и Bdelloura candida, а среди Кольчатых червей (Annelida) у вида Capitella capitata. Иглокожие (Echinodermata) в работе представлены видами Strongylocentrotus purpuratus, S. franciscanus, S. drobachiensis, Tripneustes gratilla, Lytechinus pictus, L. variegatus, Arbacia punctulata и Eucidaris tribuloides. Представленность МГЭ у моллюсков (Mollusca) изучена на примерах видов Mytilus galloprovincialis, Chione cancellata, Crassostrea gigas, C. virginica, Anadara trapezia, Aplysia californica, Gibbula cineraria, Littorina littorea и L. saxatilis. Наиболее изучено распространение МГЭ у типа Членистоногие (Arthropoda), этот таксон представлен работами по видам Bythograea thermydron, Ventiella sulfuris, Maia brachydactila, Cancer pagurus, Pachygrapsus marmoratus, Penaeus monodon, P. vannamei, Litopenaeus stylirostris, Agononida laurentae, Galathea squamifera, Munida acantha, M. thoe, M. gregaria, M. zebra и Munidopsis recta, Eumunida annulosa, E. sternomaculata и Rimicaris exoculata. Часть хордовых (Chordata), не относящихся к подтипу Vertebrata, была исследована на предмет содержания МГЭ; изучались геномы видов Ciona intestinalis, Oikopleura dioica и Branchiostoma floridae. Рассмотрено разнообразие МГЭ, их свойства и роль в преобразовании структуры и изменении функции генов и геномов, в онтогенезе и в эволюции.


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2500-0462 (Print)
ISSN 2500-3259 (Online)