| Аннотация |
Одной из наиболее актуальных задач биологической науки является сохранение биоразнообразия, важным компонентом которого являются генетические ресурсы культурных растений и родственных дикорастущих видов, являющиеся основой для производства продовольствия, биоиндустрии и ведения сельского хозяйства. Актуальность проблемы сохранения генетических ресурсов растений постоянно возрастает, что связано с угрозой утраты генофонда культурных видов и их диких родичей в результате генетической эрозии, урбанизации, воздействия неблагоприятных факторов среды. ВИР сохраняет одну из крупнейших и старейших в мире коллекцию картофеля и родственных диких видов, сохраняет уникальную коллекцию топинамбура. Картофель и топинамбур - вегетативно размножаемые культуры, сохранение и воспроизводство которых осуществляется в виде растений-клонов в полевых, in vitro или cryo коллекциях. Хранение сортового генофонда вегетативно размножаемых культур в виде семян невозможно, поскольку половое размножение разрушает генетическую структуру сортов, представленных высоко гетерозиготными генотипами. Дикорастущие и культурные родичи картофеля (клубнеобразующие виды рода Solanum L.) в мировых генных банках сохраняют в виде семенных коллекций. Отдельные охарактеризованные формы - представители диких и культурных видов (идентифицированный генофонд) сохраняют в виде растений-клонов в полевых и in vitro коллекциях. Растения в полевых коллекциях подвержены воздействию абиотических и биотических факторов среды, что создает высокие риски утраты образцов, не имеющих генов устойчивости к заболеваниям, вредителям, устойчивости к неблагоприятным почвенно-климатическим условиям. Для решения проблемы сохранения генофонда вегетативно размножаемых культур создают дублетные коллекции, которые размещают в контролируемых условиях среды. В крупных мировых генбанках присутствуют три системы хранения коллекционных образцов: полевые коллекции, in vitro коллекции и cryoколлекции. Необходимо отметить, что число видов, для которых разработаны методы среднесрочного in vitro хранения и долгосрочного cryoхранения достаточно ограничено. Для надежного cохранения генофонда картофеля необходима работа по совершенствованию методов среднесрочного in vitro хранения и cryoконсервации. Также необходимо отметить, что данные методы – дорогостоящи и требуют значительных временных затрат. Поэтому в дублетные in vitro и cryoколлекции депонируют наиболее ценные генотипированные и фенотипированные образцы полевых коллекций. Применение ДНК технологии позволяет на новом уровне охарактеризовывать, регистрировать, классифицировать и сохранять генетическое разнообразие растений в контролируемых условиях среды. Исследования ВИР традиционно направлены на изучение генетического разнообразия культурных видов растений, расширение этого разнообразия на основе повышения эффективности использования генетического материала родственных видов, выделение источников ценных признаков для решения приоритетных задач отечественной селекции, совершенствование методов сохранения генетических ресурсов вегетативно размножаемых растений и их диких родичей в контролируемых условиях среды. На протяжении последних десятилетий разработан широкий спектр биотехнологических методов и подходов для расширения генетического разнообразия культурных растений, включая методы клеточной, хромосомной, генной инженерии, а также геномного редактирования. В ВИР были синтезированы уникальные отдаленные гибриды представителей семейства пасленовых. Эти формы являются основой для изучения особенностей взаимодействия геномов отдаленных видов, а также для создания нового селекционного материала устойчивого к болезням, вредителям, абиотическим стрессорам. Эти исследования будут продолжены и, возможно, расширены. Изменения климата стали существенным фактором для агропропроизводства последних десятилетий. Рост температур лета при нестабильности режима осадков ставят перед отраслью картофелеводства в России новые вызовы: необходимы сорта картофеля способные обеспечить стабильный урожай в разных условиях окружающей среды. Идентифицированный генофонд культурных растений и их диких родичей является основой для проведения эффективной селекционной работы по созданию конкурентоспособных отечественных сортов. Картофель и продукты его переработки относятся к критически важным продуктам агропромышленного комплекса, компонентам продовольственной безопасности России. Большинство возделываемых сортов картофеля является сложными межвидовыми гибридами, созданными с участием диких и культурных сородичей. Растущие требования потребителей к качеству продукции, запрос на продукты питания с лечебными (диетическими) свойствами, необходимость выведения отечественных сортов, пригодных для производства картофелепродуктов, – все эти факторы определяют появление новых направлений в селекции картофеля и обуславливают важность поиска и создания нового исходного материала. Изучение биологических особенностей сортов и селекционных клонов картофеля, их диких родичей - клубнеобразующих видов Solanum актуально для рационального сохранения и использования генофонда. Новые знания о генетических и агро-биологических ресурсах картофеля и диких родичей будут способствовать успеху в селекционной работе, разработке и внедрению в селекционный процесс современных, наукоемких технологий. Топинамбур – ценное растение, пока не включенное в перечень видов сельскохозяйственной продукции в России, но с высоким потенциалом как культура многоцелевого использования. Характеристика сортов и селекционных форм топинамбура по комплексу хозяйственно-ценных признаков является актуальным направлением исследований по оптимизации сортимента культуры.
Развитие стратегии сохранения генетических ресурсов картофеля и диких родичей, совершенствование технологий и методов регистрации и сохранения их генетического разнообразия на экосистемном, популяционно-видовом, организменном уровнях, на уровне органов и частей растений, геномных ДНК. Мониторинг жизнеспособности и оценка стабильности воспроизведения образцов картофеля в полевых коллекциях в разных эколого-географических условиях, в in vitro и cryo коллекциях. Раскрытие потенциала наследственной изменчивости и выделение источников cелекционно-ценных признаков, создание признаковых коллекций; формирование оптимизированных и структурированных коллекций на основе полевого скрининга и лабораторного изучения генетических ресурсов картофеля и топинамбура. Получение новых знаний о генетическом разнообразии картофеля и его диких родичей; модернизация коллекций картофеля и топинамбура на основе идентификации, генетической паспортизации, молекулярного маркирования образцов. Развитие теоретических основ селекции картофеля; расширение и эффективное использование сохраняемого генетического разнообразия с использованием методов межвидовой гибридизации, на основе интрогрессии генетического материала диких видов с целью создания новых форм, обладающих ценными адаптивными признаками для реализации приоритетных задач селекции. Целенаправленный поиск источников ценных признаков, привлечение в коллекцию ВИР новых образцов (популяций, селекционных клонов, линий, отечественных и зарубежных сортов) необходимых для развития селекции картофеля. Формирование информационного банка данных генетических ресурсов картофеля и других клубнеплодных культур; создание, пополнение и редактирование паспортных, оценочных и описательных баз данных. Совершенствование стратегии, методов и технологий дублетного сохранения идентифицированного генофонда картофеля и диких родичей в контролируемых условиях (in vitro и криоколлекциях) и мониторинг жизнеспособности. Первичное изучение (для образцов привлеченных в коллекцию), изучение в меняющихся условиях среды для сравнительных многолетних исследований (для образцов ранее привлеченных), а также мониторинг жизнеспособности и репродукционного потенциала образцов коллекции ВИР в регионах Российской Федерации с контрастными агро-климатическими условиями: на территории Европейской части России, Крайнего Севера и Дальнего Востока. Биохимический анализ клубней сортов и селекционных клонов картофеля для формирования признаковых коллекций и обеспечения новых направлений отечественной селекции картофеля ценным исходным материалом. Создание оптимизированных коллекций картофеля для обеспечения региональной селекции, для использования в научно-исследовательских и научно-образовательных программах.
|
