КОНСТРУКЦИИ
С ГЕНЕТИЧЕСКИМИ ВАРИАЦИЯМИ
Л. Юдина, «НВС»
Премия имени академика В. А. Коптюга за 2006 год присуждена сотрудникам Института цитологии и генетики СО РАН:
— академику Владимиру Константиновичу Шумному;
— доктору биологических наук Лидии Александровне Першиной;
— доктору биологических наук Елене Артемовне Салиной;
— кандидату биологических наук Ольге Геннадьевне Силковой,
а также сотрудникам Института генетики и цитологии НАН Беларуси:
— академику Любови Владимировне Хотылевой;
— доктору биологических наук Ларисе Николаевне Каминской;
— доктору биологических наук Олегу Георгиевичу Давыденко;
— доктору биологических наук Надежде Ивановне Дубовец
за серию совместных работ «Реорганизация ядерного и цитоплазматического геномов при создании новых форм злаков методами биотехнологии».
Об исследованиях, получивших высокую оценку, читателям «НВС» рассказывает руководитель работы с российской стороны академик Владимир ШУМНЫЙ.
— Владимир Константинович, как давно вы сотрудничаете с белорусскими коллегами?
— Очень давно! Могу сказать, что это один из наших самых давних и надежных партнеров.
Премии им. ак. В. А. Коптюга мы удостоены за цикл работ, который ведем несколько лет — «Реорганизация ядерного и цитоплазматического геномов при создании новых форм злаков методами биотехнологии». Совместно опубликовали семь работ по данной проблеме: три в журнале «Генетика», одну — в весьма престижном международном журнале «Геном» и три — в «Вестнике ВОГиС».
Хочу сразу отметить, что в нашем Институте цитологии и генетики исследования в данном направлении не ограничиваются российско-белорусской тематикой — мы ведем их более широко. Не столь давно стали лауреатами премии МАИК/Интерпериодика — за лучший цикл работ в этой области в изданиях, публикуемых издательством.
— Можно предположить, что участие коллег помогает сократить время решения поставленных задач?
— В этом суть любого сотрудничества! С академиком Любовью Владимировной Хотылевой, которая почти тридцать лет была директором белорусского Института генетики и цитологии, мы много лет вели общую тему: и она, и я занимались гетерозисом, были совместные публикации, монография.
О сути работы, удостоенной премии. Она связана с самыми современными методами реорганизации генома, и каждая из сторон внесла свою лепту.
Исследовали три модели. Первая модель — так называемая «тритикале», гибрид пшеницы и ржи. Очень красивое растение, мощное, с огромным колосом. Сейчас «тритикале» рекомендован как новый сорт.
У себя в институте мы досконально исследовали, что происходит в геноме «тритикале» в результате внедрения чужеродного материала, какие хромосомы попали в геном и что за этим последовало, какие изменения. Даже сумели раскрасить их по-разному: зеленые — хромосомы ржи, синие — пшеничные; подсчитать, сколько каждой из разновидностей попало в гибрид. То есть все разложили по полочкам, обозначив причинно-следственные связи, зафиксировав все перестройки, применив метод картирования хромосом. (Эта — чисто пшеничная хромосома, эта — ржаная, а здесь — транслокации, то есть вставки ржи или пшеницы.)
Иными словами, наши исследователи умеют анализировать структуру генома и на хромосомном, и на генном уровнях. Молекулярно-генетические маркеры, наличествующие в их арсенале, позволяют получать реальную картину локализации генов. Совместно с белорусами мы завершили эту часть работы и представили очевидные выводы.
Еще одна вариация. В нашем институте несколько лет назад осуществлена другая серия пшеничных замещений. Убирается пара пшеничных хромосом и на их место определяются ржаные. Сделали по шесть замещений. Седьмая пока не проходит, она затрагивает мейоз.
— Что в результате? Новый генетический материал?
— Во-первых, в образцах — чужая хромосома, у которой другие гены. Посмотрели, изучили: уже есть очень сильные, сказал бы — хорошие, «опорные» гены. Замещенные линии более устойчивы к засолению, морозоустойчивы. Иными словами, вводя в пшеницу хромосомы ржи, мы получаем новый генетический материал, приспособленный к непогоде, плохим почвам — выносливые, урожайные формы.
Совместно с коллегами из Беларуси мы завершили необходимый этап, опубликовали результаты. Работа продолжается.
Третья модель — ячменно-пшеничные гибриды — оказалась наиболее трудно реализуемой, но наиболее интересной. Пшеница и ячмень в природе не скрещиваются, и нам пришлось разработать специальные технологии для преодоления барьера их несовместимости.
Все же удалось получить ядерноцитоплазматический гибрид мягкой пшеницы с хромосомами дикого ячменя. Причем гибрид был уникальный — цитоплазма ячменя и ядерный геном пшеницы — необычное и уникальное сочетание. Известно, что органеллы цитоплазмы, например, митохондрии, «энергетические станции», имеют свои геномы, т.е. наборы генов. У полученного гибрида был выявлен «ядерноцитоплазматический конфликт», или «отрицательное взаимодействие ядерных и митохондриальных генов, что приводило к стерильности растений и появлению многих других нежелательных признаков. Для получения нормальных фертильных растений пришлось этот конфликт улаживать постепенным изъятием генов митохондриального генома ячменя и замены их на аналогичные гены пшеницы. Технологически это была очень сложная работа, но результат стоил того — получение нормальных фертильных гибридных растений пшеничного типа.
Выполненный цикл работ важен и в том отношении, что он демонстрирует эффективность сочетания традиционных методов (отдаленной гибридизации, генетического анализа и картирования генов) с новейшими методами хромосомной и генной инженерии, культивирования клеток и тканей, молекулярно-генетического картирования. В конечном итоге речь идет о серьезной реорганизации генома растений и создании генетически нового исходного материала.
— Владимир Константинович, конечная цель ведущихся работ — высокие урожаи зерновых?
— В перспективе — да, высокие урожаи. Но в теме есть, я бы сказал, главный акцент: создание новых методов селекции. И сегодня речь не просто идет о новом исходном материале, поэтапном его создании, а о конструировании геномов. И, как следствие, сокращении сроков получения сорта с заданными свойствами.
— Манипуляции генами и хромосомами?
— Гены, хромосомы требуется собрать в одном месте, то есть, используя новые современные методы, «выстроить» геном согласно поставленной цели.
— То есть наше несчастное сельское хозяйство может надеяться на ученых?
— Очень стремимся оправдать надежды. Похвалю белорусов — они свои результаты сразу стараются внедрить в практику, и у них многое получается. Мы тоже свои результаты передаем селекционерам. Особенно плотно работаем с омичами, они много лет испытывают наши генотипы на всех режимах.
Работа, отмеченная премией, далека от полного завершения, еще много задач предстоит решить. Пройдены несколько важных этапов, которые служат платформой для перехода к следующим циклам.
Хочу особо отметить — всем нам чрезвычайно приятно получить премию имени академика В. А. Коптюга — замечательного, уважаемого человека, который почти два десятилетия стоял во главе Сибирского отделения и провел его через самые трудные для страны годы.
Фото В. Новикова
стр. 6
| 
