Проблема сбора, сохранения и стабильного использования генетических ресурсов винограда важна для современной науки, успешного развития промышленного виноградарства, современных людей и будущих поколений. Генетические ресурсы винограда института «Магарач» сосредоточены в ампелографической коллекции, одной из старейших и крупнейших мировых коллекций винограда, которая содержит 4120 образцов, в том числе 763 образца специальной селекционной коллекции и 3357 образцов базовой коллекции винограда. Ботаническое разнообразие базовой кол- лекции представлено тремя видами рода Ampelopsis Michaux, двумя видами рода Parthenocissus Planch., 22 видами рода Vitis Linn., 612 сортами межвидового происхождения, 2162 сортами Vitis vinifera sativa D.C. и т.д. Специфика сохранения полевой коллекции винограда – культуры, которая размножается вегетативно, зависит от следующих обстоятельств: привитой культуры, многолетнего характера насаждений, генетического разнообразия образцов, которые обладают различной устойчивостью к биотическим и абиотическим факторам среды, и условий возделывания. Для успешной закладки и сохранения коллекции в будущем, необходимо привлечение принципиально новой технологии возделывания коллекции и применение методик выращивания оздоровленного посадочного материала. Кроме традиционного способа сохранения генетических ресурсов винограда в полевой коллекции, разработан метод хранения коллекционного генофонда винограда in vitro в условиях минимального роста. В институте «Магарач» в культуре in vitro сформирована вегетирующая коллекция 40 сортов, гибридов и клонов винограда. Эффективным путем решения проблемы сохранения генофонда мог бы служить метод криоконсервации, который является основным способом сохранения генетического материала некоторых плодовых и ягодных культур. Однако в настоящее время метод криоконсервации виноградной лозы, учитывая трудности преодоления криоповреждений биологического материала винограда в условиях сверхнизких температур, остается наиболее сложным, и риск потери коллекции довольно высокий. На сегодняшний день основной метод сохранения генетических ресурсов винограда – это полевая коллекция. Формирование коллекций винограда в культуре in vitro рассматривается как дополнение к основному методу. В дальнейшем остается целесообразным развитие методов хранения растительного материала винограда в условия сверхнизких температур – как технологии будущего.

Местные, стародавние сорта различных регионов возделывания винограда – важная часть мирового генофонда культуры. Дагестан – один из древнейших регионов виноградарства в Российской Федерации. Некоторые дагестанские аборигенные сорта винограда возделываются в промышленном масштабе, другие же обнаруживаются в единичных экземплярах. Изучению аборигенного генофонда уделяется особое внимание во всех странах, производящих виноград. В настоящее время наиболее информативным методом анализа генотипов растений являются исследования на уровне ДНК. Основные характеристики листьев сортов винограда – важнейший ампелографический признак. Сорта Агадаи, Алый терский, Бор кара, Будай шули, Гок ала, Гок изюм, Махбор цибил, Яй изюм белый, Яй изюм розовый изучены нами с применением данных подходов. В результате исследования получены ДНК-профили девяти аборигенных дагестанских сортов винограда по микросателлитным локусам VVMD5, VVMD7, VVMD27, VVS2, VrZAG62 и VrZAG79 с использованием автоматического генетического анализатора ABI Prism 3130. Указанные SSR-маркеры рекомендованы союзом генетиков винограда как основные для генотипирования Vitis vinifera L. Изученные генотипы обладают различными комбинациями аллелей проанализированных локусов. Оценка генетического сходства сортов по результатам микросателлитного анализа показала, что генотипы сортов Махбор цибил и Алый терский более близки к западно-европейскому генофонду V. vinifera L., чем другие аборигенные сорта в изученной выборке. Дагестанские сорта винограда описаны также по основным признакам сформировавшегося листа, согласно методике международной организации винограда и вина. По результатам анализа признаков листовой пластинки и по данным SSR-профилирования отмечена близость сортов Гок ала и Агадаи.

Облепиха, несмотря на всю ее популярность, не является массовым объектом генетических исследований. Предпринятые рядом зарубежных авторов попытки генотипирования этой культуры относятся исключительно к крупным систематическим группам – видам и подвидам. Вместе с тем чрезвычайно актуальным представляется изучение внутривидового генетического разнообразия облепихи Hippophae rhamnoides ssp. mongolica, произрастающей в Сибири, что обусловлено наличием большого количества так называемых экотипов, приуроченных к различным эколого-географическим провинциям. Отсутствие проверенной и отработанной методики определения структуры генома сибирской облепихи усложняет обозначенную задачу. В этой связи целью настоящего исследования была отработка методики ISSR-анализа применительно к образцам облепихи, произрастающим в условиях Сибири, а также предварительная оценка генетического полиморфизма сортообразцов облепихи различной популяционно-систематической принадлежности посредством методов молекулярного маркирования. В результате проведенных исследований отработана методика ISSR-анализа для облепихи, произрастающей в Сибири. Из 32 протестированных ISSR-маркеров выявлены шесть эффективных для анализа полиморфизма ISSR-локусов облепихи. Установлена оптимальная температура отжига для каждого праймера. Выполнен анализ полиморфизма ISSR-маркеров и генетического разнообразия 17 сортобразцов облепихи коллекции НИИ садоводства Сибири. Анализ ISSR-спектров растений облепихи выявил 56 амплифицированных фрагментов ДНК, из которых 36 были полиморфными. На основе полученных данных построена дендрограмма генетического сходства исследуемого материала, где растения одного сорта образуют один кластер и которая в целом согласуется с представлениями, согласно которым вид разделяется на подвиды, а подвид – на разные экотипы. По результатам кластерного анализа исследуемые образцы разделились на две группы: первая – относящиеся к H. rhamnoides ssp. mongolica, H. rhamnoides ssp. rhamnoides и H. rhamnoides ssp. caucasica; вторая – сортообразцы дунайского и ютландского экотипов, относящиеся к H. rhamnoides ssp. carpatica. Вхождение H. rhamnoides ssp. rhamnoides и H. rhamnoides ssp. caucasica в первую группу позволяет предполагать их более близкое генетическое родство с H. rhamnoides ssp. mongolica, что подтверждается схожими морфологическими особенностями. Полученные данные в части выявленного полиморфизма ISSR-локусов, а также результаты кластерного анализа позволяют рекомендовать ISSR-анализ для установления систематической принадлежности и генотипирования образцов облепихи.

В создании новых биотехнологий важное значение имеют генетические знания о микроорганизмах, так как эффективность любых биотехнологий определяется особенностями структурно-функциональной организации молекулярно-генетических систем и их компонент, используемых для наработки целевых продуктов. При этом коллекции микробных культур играют решающую роль в мобилизации биологических ресурсов и позволяют сформировать прочную базу для генетических, молекулярно-биологических и биотехнологических исследований. Целью данной работы было проведение оценки ключевых молекулярно-генетических и фенотипических характеристик штаммов коллекции микроорганизмов, созданной в Федеральном исследовательском центре Институт цитологии и генетики (ФИЦ ИЦиГ) СО РАН, в качестве генетического ресурса для биотехнологии. Для 30 штаммов микроорганизмов коллекции, выделенных сотрудниками ИЦиГ из экстремальных природных экосистем, осуществлено описание ключевых молекулярно-генетических и фенотипических характеристик с использованием современных методов молекулярной биологии и масс- спектрометрии. Проведено выделение ДНК и секвенирование последовательностей генов 16S рРНК. Штаммы коллекции охарактеризованы по морфологическим, физиологическим, молекулярно-генетическим и масс-спектрометрическим характеристикам. Установлены особенности роста штаммов на разных средах, изучена морфология клеток. Штаммы протестированы на способность использовать различные субстраты. Установлены физиологические характеристики штаммов коллекции (отношение к кислороду, тип питания, диапазон температур и рН, отношение к NaCl и др.), различная устойчивость штаммов к антибиотикам. Определены хемотаксономические характеристики по составу жирных кислот штаммов коллекции. Проведено создание характеристичных масс- спектров белковых профилей исследованных штаммов коллекции. Получены и задепонированы в ГенБанке последовательности ДНК штаммов. Выполнена оценка биотехнологических свойств штаммов, определено содержание метаболитов (этанола, молочной и уксусной кислот) в культуральной жидкости. Ценность коллекции микроорганизмов ФИЦ ИЦиГ СО РАН как генетического ресурса для биотехнологии и биоинженерии определяется не только видовым разнообразием входящих в нее штаммов и широким ареалом их выделения, но и глубиной их характеризации с использованием максимально широкого арсенала как классических, так и современных методов, включая методы геномики, протеомики, транскриптомики и биоинформатики.

Настоящая работа продолжает начатое в предыдущем исследовании изучение расцветок мини-свиней селекции ИЦиГ СО РАН. Она тоже носит феноменологический характер, но рассматривается ювенильная окраска, которая является обязательным онтогенетическим элементом масти дикого типа (агути) у свиней вида Sus scrofa L. Однако у мини-свиней ИЦиГ, кроме особей масти дикого типа, ювенильной окраской обладают и поросята черно-пестрой масти. Следует заметить, что данных о подобном явлении у свиней черно-пестрой масти в литературе найти не удалось. Предположено, что своеобразная ювенильная окраска черно-пестрых мини- свиней ИЦиГ – следствие повышенного синтеза пигментов волосяного покрова, интенсивность которого, очевидно, превышает показатели как у дикого кабана, так и у домашних свиней. Показано, что у поросят мини-свиней ИЦиГ масти дикого типа цветовая гамма и рисунок ювенильной ливреи не соответствуют нормальным для дикого кабана. Новорожденные поросята у мини-свиней ИЦиГ масти дикого типа, как правило, имеют либо избыток желтого (оранжевого, коричневого) пигмента, что делает рисунок ювенильной ливреи размытым, неконтрастным, либо его недостаток, в результате чего они окрашены в серый или серо-голубой цвет с темно-серыми продольными полосками. Сам рисунок ювенильной ливреи у поросят мини-свиней ИЦиГ нарушен. Как правило, вместо продольно-полосатого имеет место сетчатый рисунок ливреи. Поэтому наблюдаемую у мини-свиней ИЦиГ масть, подобную агути, следует называть более корректно – масть псевдодикого типа. Предположено, что благодаря специально спланированным скрещиваниям удалось «вывести на поверхность» генетический груз мутаций в комплексе аллелей, принимающих участие в формировании масти дикого типа, и накопившийся в популяции, не подвергавшейся стабилизирующему отбору по этой архаичной для домашних свиней расцветке. Накопление этого генетического груза у мини-свиней стало возможным благодаря гипостатичности масти дикого типа по отношению к эпистатичным окраскам, стандартным для современных коммерческих заводских пород.

Домашний кот (Felis silvestris catus) используется в качестве модельного объекта для разработки эффективных методов криоконсервирования семени исчезающих видов кошачьих. В исследовании представлено сравнение двух коммерчески доступных криопротекторных смесей CaniPlus Freeze (CPF) и SpermFreeze (SF), используемых для криоконсервации семени домашнего кота (Felis silvestris catus). Семя получали из каудальных эпидидимисов взрослых самцов и замораживали с помощью CPF либо SF. Жизнеспособность замороженно-оттаянных сперматозоидов оценивали методом VitalScreen; морфологический анализ семени проводили с использованием окраски гематоксилином и эозином; в обоих случаях окраску сочетали со световой микроскопией. Доля живых сперматозоидов после замораживания с применением CPF и SF достоверно не различалась: 32.3±4.4 % для CPF и 43.3±4.0 % для SF. Доля морфологически нормальных сперматозоидов после процедур замораживания–оттаивания семени домашнего кота составила 26.0±2.3 % для CPF и 23.9±1.9 % для SF. В обоих случаях не было достоверных отличий по этому показателю от интактного (не подвергавшегося замораживанию) семени, в этой группе доля сперматозоидов с нормальной морфологией составила 29.0±4.1 %. Наиболее частыми были аномалии хвоста, а также комбинированные аномалии; наиболее редкими – аномалии головки. Доля сперматозоидов с аномалиями головки, шейки, хвоста, комбинированных не различалась при сравнении каждой из трех групп между собой по названным категориям. Результаты данной работы свидетельствуют о том, что обе криопротекторные смеси могут быть использованы для замораживания семени домашнего кота, несмотря на то, что CPF создавали для замораживания семени псовых, а SF – для замораживания семени человека (до сих пор эту криопротекторную смесь использовали исключительно в репродуктивной медицине). Можно заключить, что метод криоконсервации семени кошачьих с использованием каждой из этих двух коммерчески доступных криопротекторных смесей применим для криоархивирования существующих пород домашних кошек.

Цитоплазматическая мужская стерильность (ЦМС) широко применяется в гетерозисной селекции сельскохозяйственных культур, в том числе сорго. В селекционной работе РосНИИСК «Россорго» используется скороспелый и адаптированный к условиям возделывания в Нижнем Поволжье исходный материал – коллекция ЦМС-линий на основе разных типов стерильных цитоплазм (А1, А2, А3, А4, 9Е и М-35-1А) и сортов зернового сорго. Для создания высокогетерозисных гибридов необходимо выявить родительские формы с высокой комбинационной способностью. Гибриды получены на основе восьми ЦМС-линий: А1 О-Янг 1, А2 КВВ 114, А2 Восторг, А2 Тамара, А3 Фетерита 14, А4 КП 70, М-35-1А Пищевое 614, 9Е Пищевое 614. В качестве опылителей (тестеров) в скрещивания включены семь сортов: Меркурий, Огонек, Аванс, Топаз, Волжское 615, Пищевое 35, Волжское 4. Испытания проведены на опытном поле РосНИИСК «Россорго» в 2015–2016 гг. Метеорологические условия в период проведения исследований различались по количеству осадков и сумме активных температур. Комбинационную способность (КС) исходного материала определяли по методу топкросса. Установлено, что у сорго проявление признаков (высота растений, параметры соцветий, масса зерна с одной метелки и 1000 зерен, урожайность) контролируют гены с аддитивным эффектом. Для дальнейшей селекции на гетерозис выделены ЦМС-линии (А1 О-Янг 1, А3 Фетерита 14 и А4 КП 70), у которых высокие эффекты общей комбинационной способности по основным селекционным признакам отличаются стабильностью по годам. Высокой КС также характеризуются сорта Волжское 4 (по высоте растений, массе зерна с одной метелки и урожайности), Аванс и Топаз (по массе 1000 зерен и урожайности). Для конкурсного сортоиспытания выявлены перспективные гибриды F1 сорго с высокими эффектами специфической комбинационной способности по урожайности и массе 1000 зерен. Предложены гибриды для создания синтетических сортов-популяций.

Стабильность урожайности зависит от устойчивости сортов и гибридов к стрессовым факторам окружающей среды. Оценка степени взаимодействия генотип–среда помогает селекционерам выбрать лучшие генотипы для передачи в Государственное сортоиспытание. В статье представлены результаты АММI (additive main effect and multiplicative interaction) и GGE (genotype plus genotype-environment interaction) biplot анализа урожайности восьми перспективных линий ячменя ярового селекции Института растениеводства им. В.Я. Юрьева НААН Украины и двух сортов-стандартов в 2012–2015 гг. Целью исследований было определить степень влияния генотипа, среды и их взаимодействия на урожайность и выделить стабильные и продуктивные генотипы. Опыт был заложен рандомизированно в четырех повторениях. Дисперсионный анализ данных урожайности позволил оценить влияние эффектов среды (85.8 %), генотипа (8.1 %) и взаимодействия генотип– среда (6.1 %) на вариабельность урожайности. Для оценки влияния эффекта генотип-средового взаимодействия на уровень урожайности данные были проанализированы с помощью АММI и GGE biplot анализа. Модель AMMI оказалась более эффективной, сохраняя большую часть вариации в первых двух главных компонентах – 95.7 %, в то время как GGE biplot – 82.9 %. Обе модели указали на линии 09-837 (G8) и 08-1385 (G9) как наиболее урожайные и стабильные. Эти линии переданы в Государственное испытание под названием «Авгур» и «Велес». Результаты исследований показали информативность использования методов АММI и GGE biplot для оценки стабильности и адаптивности генотипов в практической селекции и рекомендации сортов для Государственного сортоиспытания.

Диплоидный сородич мягкой пшеницы Aegilops speltoides является ценным источником генов устойчивости к болезням. Для передачи от этого вида мягкой пшенице устойчивости к листовой ржавчине в качестве «мостика» была использована синтетическая форма Aвродес (BBAASS). Оценка 115 Triticum aestivum/Авродес интрогрессивных линий выявила их различие по устойчивости к листовой ржавчине – от среднеустойчивых до высокоустойчивых. Тестирование интрогрессивных линий с помощью молекулярных маркеров показало, что отдельные линии имеют гены устойчивости Lr28 и Lr35, наследуемые от синтетической формы Авродес. В то же время у большей части устойчивых линий их присутствие не было выявлено. Анализ мейотической конъюгации хромосом F1 гибридов показал, что генетический материал от синтетической формы Авродес передается в основном посредством транслокаций. С использованием методов C-окрашивания и FISH идентифицированы линии с транслокациями на хромосомах 2D и 5D. Ни один из переданных ранее генов устойчивости от Ae. speltoides не имеет локализацию на хромосомах 2D и 5D. Таким образом, можно предположить передачу новых генов устойчивости к листовой ржавчине от Ae. speltoides мягкой пшенице. Проведено изучение интрогрессивных линий по продуктивности и технологическим характеристикам зерна. Линии AA60n9 и D37n10 сочетают высокую устойчивость к листовой ржавчине с хорошими характеристиками по продуктивности и технологическими показателями зерна. Полученные результаты свидетельствуют о генетическом разнообразии и ценности исследуемых интрогрессивных линий для селекции мягкой пшеницы на устойчивость к листовой ржавчине.

Анализ внутривидовой дифференциации патогена – необходимый этап при разработке стратегии селекции пшеницы на устойчивость к бурой ржавчине. Для характеристики популяций Puccinia triticina Erikss. могут быть использованы разные признаки, включая вирулентность к линиям серии Thatcher с генами устойчивости к бурой ржавчине (TcLr) и молекулярные маркеры. Цель работы – изучение внутривидовой изменчивости гриба P. triticina на гексаплоидных видах Triticum L. и Aegilops trivialis (Zhuk.) Migusch. et Chak. с помощью SSR-маркеров. Листья образцов гексаплоид- ных видов Triticum aestivum L., T. compactum Host., T. macha Dekapr. et Menabde, T. petropavlovskyi Udacz. et Migusch., T. spelta L., T. sphaerococcum Perc., T. vavilovii Jakubz. (геном BВAuAuDD), Ae. trivialis (геном Dc Dc DDМM) с урединиопустулами собирали на Дагестанской опытной станции ВИР (г. Дербент) в 2014 г. Для SSR-анализа использовали 109 монопустульных изолятов гриба, ранее охарактеризованных по вирулентности к 20 TcLr-линиям. Изучение полиморфизма 18 микросателлитных локусов позволило выявить 16 SSR-генотипов. Генетическое сходство между коллекциями изолятов с гексаплоидных видов пшеницы по молекулярным маркерам было существенно выше, чем по признаку вирулентности. Показано высокое генетическое сходство между дербентскими изолятами P. triticina, полученными с гексаплоидных видов родов Triticum (в том числе и мягкой пшеницы) и Ae. trivialis.

Пероноспороз (возбудитель – Pseudoperonospora cubensis Rostowz) относится к наиболее вредоносным болезням огурца в Казахстане. Одна из причин возрастающей вредоносности P. cubensis – высокая изменчивость гриба, приводящая к возникновению новых агрессивных патотипов и, соответственно, к потере устойчивости ряда сортов огурца. Цель исследований – провести иммунологическую оценку сортов и гибридов огурца из 18 стран мира к казахстанской популяции гриба и определить уровень их устойчивости на фоне искусственного заражения, а также выделить стабильные источники устойчивости огурца к болезни. В открытом грунте изучали устойчивость к пероноспорозу 80 образцов огурца казахстанского, узбекистанского, таджикистанского, турецкого, индийского, сербского, российского, украинского, американского, молдавского, германского, нидерландского, итальянского, французского, израильского, китайского, тайваньского и южнокорейского происхождения. Для заражения была использована синтетическая популяция возбудителя пероноспороза огурца. В результате исследований в 2015–2016 гг. среди изученных образцов выделено 29 (36.2 %) сортов и гибридов огурца, проявляющих высокую степень полевой устойчивости к данному патогену. Устойчивыми оказались 9 (11.2 %), среднеустойчивыми – 3 (3.8 %), восприимчивыми – 3 (3.8 %), высоковосприимчивыми – 36 (45.0 %) образцов различного происхождения. Устойчивые образцы сравнительно часто встречались среди материалов Казахстана и Нидерландов. Внедрение и возделывание устойчивых сортов огурца в производстве позволит сократить применение химических средств защиты, получать экологически чистую сельхозпродукцию и избежать загрязнения экосистем.

Один из ключевых ферментов ароматического обмена растений, CAD (cinnamil alcoholdehydrogenase – дегидрогеназа коричного спирта; EC 1.1.1.195), у ряда видов растений оказывает влияние на содержание ароматических веществ и на защитные свойства тканей от грибных инфекций. При изучении коллекции сортообразцов мягкой пшеницы Triticum aestivum L., полиморфных по спектрам CAD, обнаружены различия по степени поражения листовой ржавчиной (возбудитель Puccinia recondita f. sp. tritici). Целью работы было изучение особенностей структуры и химического состава тканей листа, способствующих повышенной устойчивости. На фитопатологическом участке СибНИИРС на фоне искусственного заражения спорами бурой листовой ржавчины два образца яровой мягкой пшеницы 3-13-15-4 и 3-4-14-3 поражались соответственно на 1–5 и на 30 %. У этих контрастных по устойчивости образцов был проведен анализ содержания различных веществ в тканях листьев. На поверхности листа более устойчивого образца наблюдаются крупные бляшки, состоящие из минеральных веществ. В золе листьев и золе лигнина также обнаружены отличия по содержанию ряда минеральных элементов. Общее содержание лигнина на сухую массу листа различалось незначительно (14.2 и 12.3 % соответственно), однако есть различия по химическому составу лигнина. Можно предположить, что выявленные различия имеют отношение к разной степени поражения растений листовой ржавчиной. Следовательно, эти показатели можно использовать для диагностики потенциальной устойчивости сортообразцов пшеницы к грибной инфекции.

Горох (Pisum sativum L.) – важная сельскохозяйственная культура, характеризующаяся большой изменчивостью. Ее таксономическое оформление имеет значение для селекции, поскольку привлекает особое внимание к выделяемым таксонам, хотя их выделение не всегда оправданно. Рассмотрены два традиционно выделяемых в отечественной ботанической и генетической литературе культурных подвида посевного гороха – Pisum sativum L. subsp. transcaucasicum Makasheva из Закавказья и Pisum sativum L. subsp. asiaticum Govorov из Передней и Центральной Азии и Северной Африки, их диагностические признаки и аргументация в пользу их выделения. P. sativum subsp. transcaucasicum отличается мелкими семенами, тремя парами мелких ромбовидных листочков, усиленной ветвистостью, полной репродуктивной совместимостью с обычным культурным горохом Pi sum sativum L. subsp. sativum и имеет очень ограниченный ареал в Грузии. Такая узколокальная культурная форма вряд ли заслуживает подвидового статуса, однако ее целесообразно рассматривать в качестве разновидности Pisum sativum L. subsp. sativum var. transcaucasicum (Ma kasheva) Kosterin comb. nov. Подвид P. sativum subsp. asiati cum не имеет надежных диагностических признаков, которые сводятся в основном к мелким цветкам с присутствием некоторой флавоноидной пигментации венчика. По сути к этому подвиду были отнесены самые разнообразные местные традиционные формы посевного гороха Старого Света. Отсутствие надежных диагностических признаков также не позволяет признать данный таксон ни в каком ранге. Таким образом P. sativum subsp. asiaticum является более поздним объективным синонимом P. sativum subsp. sativum, к которому следует относить все культурные представители вида посевного гороха (P. sativum L.). Своеобразная местная форма, традиционно культивировавшаяся в Египте, была первоначально описана в ранге вида Pisum jomardii Schrank и впоследствии рассматривалась также в рангах подвида и разновидности в составе азиатского подвида. Представляется целесообразным рассматривать ее как Pisum sativum L. subsp. sativum var. jomardii (Schrank) Govorov.

Возможность репрограммирования генома млекопитающих активно исследуется более полувека. В 1962 г. Гёрдон впервые показал возможность репрограммирования генома дифференцированной клетки факторами энуклеированного ооцита. В 2006 г. Яманака получил индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (ИПСК) мыши из фибробластов с помощью всего лишь четырех транскрипционных факторов: Oct4, Klf4, Sox2 и c-Myc. Получение ИПСК поставило вопрос о полноте репрограммирования: остаются ли активными гены, экспрессирующиеся в исходных фибробластах?
И насколько характеристики ИПСК соответствует эмбриональным стволовым (ЭС) клеткам, которые в данном случае являются стандартом. В настоящее время ИПСК получены для десятков видов животных, однако ЭС клетки – менее чем для двадцати. В 1993 г. в Институте цитологии и генетики СО РАН были получены ЭС клетки ценного пушного зверя – американской норки (Neovison vison), благодаря чему появилась уникальная возможность сравнить индуцированные и полученные из эмбриона плюрипотентные клетки. В 2015 г. нами получены ИПСК американской норки и показано репрограммирование генома фибробластов на уровне анализа экспрессии генов: часть генов была успешно репрограммирована, часть имела промежуточную между фибробластами и ЭС  клетками экспрессию, часть не репрограммировалась, и наконец, присутствовали гены, экспрессия которых отличалась от обоих типов клеток. Таким образом, еще для одного вида животных стало возможным изучать плюрипотентность и дифференцировку на двух типах плюрипотентных клеток: ЭС и ИПСК. В настоящей статье представлен подробный протокол получения ИПСК американской норки с использованием векторов, несущих гены OCT4, KLF4, SOX2 и c­MYC человека. Кратко описан необходимый набор методов анализа: морфология ИПСК, цитогенетический анализ, полимеразная цепная реакция с обратной транскрипцией на присутствие «маркирующих» плюрипотентность генов и тест на формирование тератом в иммунодефицитных мышах. Данный протокол позволяет воспроизводимо и эффективно получать ИПСК из фибробластов американской норки.

Поли(А)-связывающий белок (PABP) Drosophila melanogaster относится к цитоплазматическим PABP, участвующим в контроле инициации и терминации трансляции мРНК, сохранении ее стабильности, цитоплазматическом полиаденилировании/деаденилировании, деградации мРНК. Несмотря на всестороннюю структурную и биохимическую характеристику цитоплазматических PABP, относительно мало известно об их участии в процессах развития и дифференцировки. Вследствие того что большинство генов, кодирующих необходимые для сперматогенеза Drosophila белки, транскрибируется в первичных сперматоцитах, предполагают, что развитие сперматид определяется отложенной трансляцией, в регулировании которой участвует белок PABP. Утрата PABP приводит к гибели эмбрионов. Сочетание некоторых мутантных аллелей гена pAbp D. melanogaster является тканеспецифичным и приводит к нарушению сперматогенеза и стерильности самцов. Ранее были выявлены и описаны дефекты мейоза и цитокинеза, нарушения структуры небенкерна в сперматогенезе гипоморфных мутантов pAbp. Опубликованные данные дают возможность судить о действии мутантных аллелей pAbp на отдельные события сперматогенеза, но не охватывают весь процесс. Целью настоящей работы было детальное цитологическое исследование влияния гена pAbp на сперматогенез D. melanogaster с помощью флуоресцентной световой и электронной микроскопии. Показано, что начальное действие мутации гена pAbp на структуру клеток проявилось на стадии первичных сперматоцитов. Первичной структурной мишенью мутации был митохондриальный аппарат клеток. Изменение морфологии митохондрий мутанта pAbp включало набухание, уменьшение плотности матрикса и редукцию количества крист. Далее действие мутации проявилось плейотропно, вызвало нарушение формирования и деления небенкерна, образования аксиальных комплексов и привело к остановке сперматогенеза на стадии элонгации цист. На основании результатов проведенных исследований можно сделать вывод, что белок PABP D. melano­gas ter участвует во многих событиях сперматогенеза и играет критически важную роль в структурной дифференцировке гамет в спермиогенезе.

Одно из важнейших свойств экстраклеточной двуцепочечной ДНК, имеющее отношение к терапии различных заболеваний, – это ее способность через дендритные клетки (ДК) активировать эффекторные клетки иммунной системы (противоопухолевый и вакцинальный иммунитет). Стимулирующий эффект ДНК на ДК опосредуется через TLR9 сигнальный путь и/или через систему цитозольных сенсоров и проявляется усилением экспрессии МНС антигенов II класса и костимулирующих молекул, а также синтеза иммунорегуляторных цитокинов. В настоящей работе была исследована экспрессия генов цитокинов, антигенов дифференцировки и факторов транскрипции в ДК, активированных двуцепочечной ДНК человека: (1) без использования каких-либо дополнительных факторов, (2) при использовании липофильного агента и (3) при блокировании TLR9 хлорохином. Оценка эффекта ДНК проводилась после 6- и 24-часовой экспозиции. Показано, что препарат двуцепочечной ДНК при трансфекции липофектамином активирует ДК на таком же уровне, как и Poly(dA : dT), синтетический аналог двуцепочечной ДНК. Установлено, что совместная обработка ДНК и хлорохином усиливает экспрессию генов ИФН-α, ИФН-β, ИФН-γ, ИЛ­8, МСР1, VEGF, CD25 и CD83 к 24 ч инкубации. Впервые показано, что геномная «self» двуцепочечная ДНК как монопрепарат активирует синтез мРНК ИФН-α, ИФН-β, ИФН-γ, ИЛ­8, ИЛ­10 и VEGF в ДК к 6 часам индукции.

Картофельный крахмал – ценное и доступное техническое сырье для целого ряда отраслей промышленности. Для селекции растений, продуцирующих крахмал с оптимальными для переработки свойствами, необходимы эффективные методы оценки физико-химических параметров большого количества образцов крахмала. Соответственно, данные по изменчивости тех или иных фенотипических признаков имеют важное значение как для развития фундаментальных работ по идентификации локусов генома, отвечающих за широкий спектр характеристик крахмала картофеля, так и для прикладных работ по ускоренной селекции новых сортов технического назначения. Оценка размеров крахмальных гранул при помощи микроскопии – один из самых доступных и потому распространенных методов фенотипирования. Нами разработан состоящий из четырех этапов подход к оценке геометрических параметров гранул крахмала: первый этап – выделение крахмала из клубня, второй – получение микрофотографий образцов крахмала, третий – обработка и анализ полученных изображений в свободно распространяемой программе ImageJ, четвертый – построение графиков распределения гранул крахмала по геометрическим параметрам. Показано, что гранулы крахмала различных сортов и гибридов картофеля различаются по морфологии и могут быть дифференцированы методом микроскопии с получением данных о диаметре Фере и округлости частиц. Так, моды диаметра Фере гранул крахмала сортов Алена, Невский и гибрида 785/8-5 составляют 5, 22 и 67 микрон соответственно. В распределении гранул крахмалов этих сортов и гибрида по округлости наблюдаются лишь незначительные отличия. Микрофотографирование гранул крахмала с последующей обработкой изображений представляет собой доступный, экономичный, простой и эффективный подход к фенотипированию сортов и гибридов картофеля Solanum tuberosum L. по физико-химическим параметрам крахмала. Этот метод может применяться для ускоренного анализа большого числа образцов на ограниченном количестве природного материала, в том числе в полевых и хозяйственных лабораториях.

Ренин-ангиотензиновая система (РАС) – одна из основных систем, регулирующих артериальное давление и водно-солевой гомеостаз организма и участвующих в патогенезе сердечно-сосудистых заболеваний. Ангиотензиновые пептиды – продукты ферментативного гидролиза ангиотензиногена – могут синтезироваться
как в кровяном русле, так и в тканях, в том числе в различных отделах головного мозга. Исследования локальных тканевых РАС
в контексте артериальной гипертонии ведутся уже достаточно давно. Показано, что стойкое повышение уровня артериального давления (АД) часто ассоциировано с изменениями в работе центральной (мозговой) РАС в различных моделях гипертонической болезни (ГБ) и у людей. Тем не менее до сих пор до конца не ясно, являются ли данные изменения сами по себе достаточными для формирования гипертензивного статуса и можно ли использовать звенья центральной РАС в качестве мишеней для терапии гипертонической болезни. В работе исследовано влияние длительного ингибирования РАС головного мозга на артериальное давление и экспрессию генов РАС в тканях головного мозга и почке у крыс с наследственной стресс-индуцированной артериальной гипертонией (линия НИСАГ). Ингибирование проводили с использованием широко распространенных фармакологических агентов – лозартана и беназеприла. Для доставки препаратов в боковой желудочек мозга использовали осмотические минипомпы. Эксперимент продолжался 13 дней. Показано, что длительное ингибирование центральной РАС, в частности рецептора ангиотензина II первого типа, у крыс НИСАГ способно приводить к снижению АД и значительным изменениям в уровне экспрессии генов мозговой РАС. При этом содержание мРНК генов РАС почки у крыс НИСАГ не изменяется. Таким образом, показано, что мозговая РАС играет важную роль в патогенезе и поддержании гипертензивного статуса при стресс-индуцированной форме ГБ.

Анализ литературных данных дает возможность предположить, что основой эпигенетических преобразований геномов в онтогенезе являются особенности распределения, количества и состава мобильных генетических элементов. Транспозоны составляют большую часть геномов многоклеточных эукариот, эволюционное сохранение данных структур сопряжено с двумя универсальными механизмами управления дифференцировки клеток – процессингом некодирующих РНК и регуляцией сплайсинга. Данные универсальные механизмы первоначально были направлены на защиту от вирусов и мобильных генетических элементов, однако в дальнейшем кооперация защитных систем с механизмами управления взаимосвязи клеток и их дифференцировкой стала причиной возникновения и эволюции многоклеточных. В пользу этого говорят эволюционное сохранение комплекса взаимосвязанных ферментов Drosha, Dicer, Argonaut, RdRP и их гомологов практически у всех многоклеточных, а также отсутствие данных ферментов у одноклеточных. Интроны происходят от мобильных генетических элементов, в распространении и регуляции интронов важную роль играют транспозоны c их продуктами экспрессии. Транспозоны регулируют экспрессию генов in cis и in trans, а также опосредованно путем продукции малых РНК, влияющих на собственную активность мобильных генетических элементов, как путем изменения метилирования ДНК и модификацией гистонов, так и посттранскрипционно. Кроме того, транспозоны рассматриваются в качестве важных источников длинных некодирующих РНК, участвующих в регуляции дифференцировки клеток. Закономерное изменение активности транспозонов в онтогенезе тканеспецифично и стадиеспецифично и сопряжено с экспрессией специфических некодирующих РНК транспозонного происхождения, изменяющих активность генов при дифференцировке клеток. Предполагается, что видоспецифические особенности активации транспозонов при каждом последующем делении клеток проходят эволюционный отбор и используются в качестве ключевых регуляторов роста и развития организма. Начиная с первого деления зиготы, расположение и состав транспозонов в геноме влияют на их наследуемую активацию в каждом последующем клеточном делении. Это вызывает изменение экспрессии определенных генов и дифференцировку клеток, в результате чего развивается целостный многоклеточный организм.