«Наука в Сибири» № 10 (2645) 7 марта 2008 г. УДВОЕНИЕ ЭФФЕКТА Начало 2008 года для двух лабораторий Института цитологии и генетики СО РАН — молекулярной генетики злаков и цитогенетики растений — ознаменовалось тем, что два сильных, крепких коллектива объединились. Л. Юдина, «НВС» Как шутят сами сотрудники, для повышения конкурентоспособности в условиях рыночной экономики. Ну, а если серьезно, обе лаборатории давно работают в едином русле и над схожими проблемами. Лаборатория цитогенетики, созданная Верой Вениаминовной Хвостовой — почти ровесница института. Другая помоложе — как самостоятельное образование действует с 1996 г. Обратите внимание на снимок. Видите, сколько умниц и красавиц в укрупненной лаборатории молекулярной генетики и цитогенетики растений — всех возрастов. Да еще студенты и аспиранты, постоянно практикующиеся здесь. Сила! Во главе коллектива доктор биологических наук Е. А. Салина. Главный объект, к которому приковано внимание исследователей — злаковые культуры. А это тебе не просто травинка в чистом поле — растет себе и растет. У них, как и у человека, сложная генетическая система, свой непростой характер, они болеют и вообще задают немало проблем, над которыми приходится поломать голову. Тем более, что культуры эти — прежде всего пшеница, рожь, ячмень играют далеко не последнюю роль в нашей повседневной жизни. Вот и нарабатывают генетики материал, чтобы помочь селекционерам вывести сорта, которым не страшны ни болезни, ни капризы природы и причуды погоды. Занимаются созданием различных генетических моделей растений, в основном, злаковых для изучения структуры и функции их генома. В совместной лаборатории молекулярной генетики и цитогенетики растений представлены все уровни работ — от подготовки объекта исследований до секвенирования и анализа последовательностей протяженных участков ДНК, принадлежащих конкретным хромосомам. Одно из направлений Сектора цитогенетики злаков, который сейчас в объединенной лаборатории возглавляет О. Г. Силкова, состоит в создании новых гибридных форм злаков на основе скрещивания хлебной пшеницы с дикорастущими злаками и другими видами пшеницы. Цель — получить новые генотипы пшеницы с рядом хозяйственно ценных признаков, которые при дальнейшем вовлечении в оборот проявят свои лучшие качества, в том числе, устойчивость к различным заболеваниям. Нет нужды разъяснять, насколько это многотрудное предприятие — предложить нечто новое, проверить на прочность, на постоянство. В свое время именно лаборатория цитогенетики, заведовала которой Е. Б. Будашкина, создала коллекцию гибридных линий путем скрещивания хлебной пшеницы с уникальной по своему генетическому составу пшеницей Тимофеева. Основной упор был сделан на линии с устойчивостью к бурой ржавчине и другим заболеваниям. В настоящий момент коллекция снова в поле зрения исследователей. Но изучается уже современными методами. Они позволяют целенаправленно выделить отдельные генотипы, которые можно с гарантией включать в селекционные программы. Именно благодаря современным методам многократно сокращается время на постижение истины. Линия создается даже не годами — десятилетиями. Затем — поддержание, анализ, детальный разбор структуры генотипа. В общем, «система», как говорится, «разбирается» по косточкам — определяется область интрогрессии в хромосомах (включение одного вида генетического материала в другой) и то, как осуществляется митоз и мейоз, нет ли нарушений. А дальше — еще множество контрольных этапов, завершаемых проверкой в полевых условиях. — Современная селекция с использованием молекулярных маркеров очень широко распространена на Западе, — говорит Е. А. Салина. — У нас дело пока не получило должного развития. В настоящий момент в лаборатории изучается один из подходов использования молекулярных методов для более интенсивной селекции. — Елена Артемовна, расскажите об основных направлениях работы коллектива. — Фундаментальная задача — изучение организации генома, структуры генов, взаимодействие генов — сложных полиплоидных геномов. Та же хлебная пшеница произошла путем объединения трех геномов в один. Однозначно ответить на вопрос: «Как происходят процессы взаимодействия?» — пока сложно. Авторский коллектив ИЦиГ, в который входили двое (из четырех) сотрудников нашей лаборатории, получил за 2006 год премию им. ак. В.А. Коптюга в содружестве с белорусскими коллегами за цикл работ «Реорганизация ядерного и цитоплазматического геномов при создании новых форм злаков методами биотехнологии». Выполненные исследования важны, помимо всего прочего, в том отношении, что демонстрируют эффективность сочетания традиционных методов (отдаленной гибридизации, генетического анализа) 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 генетически новом исходном материале. Снова подчеркну: мы выполняем фундаментальные работы и одновременно готовим материал, который является ценным генофондом для использования в дальнейшей работе для получения нужных сортов. Одна из основных задач на данный момент — создать коллекцию гибридных линий хлебной пшеницы, содержащих гены дикорастущих злаков, контролирующих устойчивость к серии болезней, на основе того материала, что уже накоплен — и в ИЦиГ, и в других коллективах. Требуется его «разлинеивание», т.е. «расщепление на отдельные линии». Поясню. Когда путем скрещивания получают гибрид, там происходит множественное включение фрагментов хромосом дикорастущего вида в хромосомы пшеницы. Но ответственность за тот или иной признак берет на себя определенный фрагмент. С помощью современных подходов и методов молекулярной генетики создаем линии пшеницы с единичными вкраплениями от дикорастущих видов. Будет коллекция — дальнейшая работа специалистов существенно упростится. Сейчас ищем пути, чтобы включиться в программу по секвенированию хромосомы пшеницы. В мире создан консорциум по секвенированию генома пшеницы. За нами закрепили пока одну хромосому. Работа интереснейшая! Хромосома несет в себе ряд важнейших генов. Вот и ищем возможности и средства, чтобы приступить к работе. На что я бы особенно обратила внимание. В Сибирском отделении прекрасные возможности для цитогенетических исследований, секвенирования — есть центры коллективного пользования, оснащенные самым современным оборудованием. Исследователи имеют возможность выполнять самые тонкие и сложные эксперименты. На Западе зачастую упускают возможности пользоваться подходами классической цитогенетики. У них на вооружении — секвенирование генома, чиповые технологии, анализ экспрессии генов, что для нас тоже актуально. Однако даже в крупных научных образованиях часто нет таких, как у нас, центров по цитогенетике. И мы, наша лаборатория, в частности, выполняем для иностранных коллег большой объем аналитической работы. И белорусские коллеги присылают свои образцы для анализов. Они смотрят своими методами, мы — своими. В завершение беседы Елена Артемовна подчеркнула, что в конечном итоге задача лаборатории сводится к тому, чтобы, получая все большую отдачу от фундаментальных исследований, направлять ее по конкретному адресу, внося свой вклад в реальное дело — получение новых форм пшеницы. Главный акцент — на разработку новых методов для селекции. Речь идет не просто о новом исходном материале, поэтапном его создании, а о конструировании геномов. И как следствие, сокращение сроков получения именно такого гибридного материала, какой задуман. Фото В. Новикова стр. 4