25 лет Испытательной лаборатории ИОГен РАН
В конце ноября 25-летний юбилей отметила Испытательная лаборатория ИОГен РАН, входящая в состав Лаборатории генетической идентификации растений. В 2000 году она получила аккредитацию Минсельхоза на право проведения анализов по оценке сортовой принадлежности и чистоты семян пшеницы и ячменя. Ученые идентифицируют сорта путем электрофоретического анализа запасных белков, которые содержатся в эндосперме зерновки. На юбилейном мероприятии выступили д.б.н. Андрей Анатольевич Поморцев, который возглавил Испытательную лабораторию в 2000 году, и д.б.н. Александра Юрьевна Драгович. зав. Лабораторией генетической идентификации растений.
А.А. Поморцев рассказал о работе возглавляемой им группы ячменя. Исследования запасных белков ячменя — гордеинов, начались в 1970-х годах во Всесоюзном селекционно-генетическом институте в Одессе, одним из инициаторов этих работы был А.А. Созинов. Было показано, что в геноме ячменя локусы запасных белков отличаются высоким полиморфизмом и наследуются несколькими блоками. «Имеющийся полиморфизм позволяет различить более 215 тысяч генотипов или сортов», - сказал А.А. Поморцев. Ученые показали, как в ходе мутационного процесса формируется это разнообразие.
Остановившись на устойчивости к болезням, А.А. Поморцев отметил, что один из самых серьезных заболеваний ячменя — мучнистая роса, которая в некоторые годы поражает до 65% посевов в регионах России. Оказалось, что гены устойчивости к мучнистой росе находятся рядом с локусами гордеинов. Поэтому, используя гордеин-контролирующие локусы как маркеры, можно следить за включением генов устойчивости в новые сорта.
Было исследовано 260 сортов озимого ячменя из 6 географических зон, и оказалось, что сорта из этих зон различаются по гордеин-контролирующим аллелям. Найдены самые зимостойкие сорта, и сделано предположение, что некоторые гордеин-контролирующие локусы связаны с зимостойкостью, что можно объяснить сцеплением генов.
За 25 лет Испытательная лаборатория работала по сортовому контролю с 450 хозяйствами из 32 республик, краев и областей, где имеются солодовые и пивоваренные заводы.
А.Ю. Драгович, говоря об истории Испытательной лаборатории, отметила большую роль Виталия Анатольевича Пухальского, руководившего в 2000 году лабораторией генетики растений, и Юрия Петровича Алтухова, бывшего в то время директором ИОГен РАН. Она упомянула, что у истоков этой работы стояли сотрудники лаборатории А.А. Созинова, и перечислила много имен тех, кто занимался исследованиями пшеницы.
Как подчеркнула А.Ю. Драгович, исходя из вавиловского закона гомологических рядов, многое, что говорилось про ячмень, верно и для пшеницы, и для ее запасных белков — глиадинов. Глиадины, помимо того, что это источник питания зародыша пшеницы, очень важны для производства хлеба — под действием воды их молекулы объединяются в огромные конгломераты. Они образуют белковый каркас, от которого зависит качество хлеба. Но, в отличие от диплоидного ячменя, пшеница, это гексаплоид, у нее три генома, и в каждом – по две хромосомы, на которых находятся локусы глиадинов. У мягкой (хлебной) пшеницы глиадины контролируются шестью основными локусами. Каждый локус - это кластер сцепленных между собой генов. На электрофорезе спектр сорта пшеницы представлен в виде шести блоков, которые распознаются визуально; эти блоки наследуются как единое целое. Множественный аллелизм несцепленных локусов теоретически позволяет выявить более 1 млн генотипов. Поэтому каждый сорт имеет свой уникальный спектр.
Ученые разработали фактически экспресс-метод контроля подлинности и чистоты сорта — за сутки они могут проанализировать несколько сортов по 100 зерен каждый, чтобы продиагностировать сорт действительно ли он соответствует своему названию, есть ли примесь в сорте и какова ее чистота и структура. А.А. Драгович отметила, что благодаря возможностям генетического подхода их метода они неоднократно давали экспертные оценки в арбитражных судах, а также при судебных разбирательствах, касающихся фальсификаций сортов при их продаже и доставке.
Далее она коснулась соотношения отечественных и иностранных сортов пшеницы. В целом по Госреестру иностранные сорта в последние несколько лет составляют менее 10%. Но если посмотреть по объему сева, оказывается, что у яровой пшеницы на иностранные сорта приходится половина высеваемого зерна. По озимой пшенице отечественные сорта сохраняют лидерство, хотя и у них есть иностранные конкуренты. Как отметила А.А. Драгович, иностранные сорта, как правило, отличаются высокой чистотой. Среди отечественных сортов есть гетерогенные, включающие несколько биотипов, и часто за счет этого они обладают лучшей адаптивностью к изменчивым климатическим условиям. В то же время, засорение сорта, что происходит обычно со старыми сортами, конечно, влияет на качество зерна.
текст Надежды Маркиной