Проект по геномной селекции

Компания «Гавриш» совместно с ВШЭ, «Сколтех» и «Генотек» запустили проект по геномной селекции

  10 июня в рамках выставки «Защищенный грунт России» селекционно-семеноводческая компания «Гавриш» рассказала о совместном проекте с Высшей школой экономики, «Сколтех» и компанией «Генотек».

  Суть исследования «Картирование и маркирование новых признаков в томате и огурце с использованием технологий NGS» заключается в разработке методики поиска генов, определяющих ценные фенотипические признаки с помощью молекулярных маркеров.

  Картирование – технология, позволяющая определять физическое расположение генов интереса на хромосомах при помощи сцепления последних с молекулярным маркером. Ресурс для создания молекулярных маркеров производится посредством NGS. Технологии NGS (англ. next generation sequencing – секвенирование нового поколения) – группа методов определения нуклеотидной последовательности ДНК нового поколения. Сегодня этой технологией активно пользуются за рубежом, чего нельзя сказать о российских компаниях.

  Проект был инициирован Центром технологического трансфера (ЦТТ) НИУ ВШЭ с целью создания стандартизированной методики использования методов молекулярной генетики для российских компаний и рассчитан на 4 года (2020-2024 гг.). Он стал прикладным продолжением исследовательской работы ЦТТ по изучению селекционного рынка в рамках проекта «Селекция 2.0».

  Разработка этой технологии в России позволит обеспечить аграриев семенами современных и высокотехнологичных гибридами отечественного производства по более доступным ценам, нежели импортные, а также внесет свой вклад в обеспечение продовольственной безопасности России.

  Компания «Гавриш» была выбрана партнером в этом проекте благодаря тому, что является одной из немногих селекционных компаний в России, освоивших использование методов маркер-ориентированной селекции.

  Проект реализуется под руководством Михаила Будылина, к.б.н., заместителя генерального директора молекулярной диагностики и биотехнологии НИИСОК.

  КАК ЭТО РАБОТАЕТ?

  Среди дикорастущих родственников и староместных сортов выявляются растения с признаком интереса. Как правило, это устойчивость к какому-либо патогену. Путем скрещивания устойчивых и неустойчивых форм, а затем скрещивания первого поколения F1 между собой, получают поколение F2. После фенотипического анализа из него формируют пулы по наличию или отсутствию устойчивости и в дальнейшем их секвенируют, то есть определяют последовательность нуклеотидов в ДНК.

  Далее создаются молекулярные маркеры, которые покрывают все хромосомы исследуемого генотипа. Затем производится скрининг расщепляющегося поколения и сравнение фенотипического статуса с данными маркеров. При совпадении фенотипического статуса с данными маркеров можно говорить о сцеплении признака интереса с маркером.

  Это сложный этап, на котором необходимо определить маркеры, которые располагаются наиболее близко к гену устойчивости. При этом «захватывается» часть генома размером в несколько десятков миллионов нуклеотидов между двумя маркерами. Это довольно большая последовательность. Поэтому далее эту часть генома также насыщают маркерами, выбраковывают лишние отрезки и уменьшают его длину до нескольких сотен тысяч нуклеотидов, среди которых находится ген интереса.

  Далее проводят валидацию методики для получения молекулярного маркера, который в дальнейшем используется в MAS (marker assistant selection — селекция с помощью маркёров.

  При этом, несмотря на то, что работа ведется с ДНК и генами, эта методика никак не связана с разработкой генно-модифицированных организмов. Ген интереса переносится только в рамках своего вида, просто с помощью более современной сопутствующей технологии.

  ЧТО ПРОИСХОДИТ НЕПОСРЕДСТВЕННО В РАМКАХ ЭТОГО ПРОЕКТА

  Объектами для исследования были выбраны в первую очередь томат и огурец, потому что они имеют уже расшифрованный геном. Также это самые востребованные овощи в России, которые к тому же имеют малый размер генома. Все это облегчает и ускоряет работу ученых. Алгоритм, полученный в результате этой научной работы может быть масштабирован и на другие виды.

  Для обоих объектов признаком интереса будет являться устойчивость к мучнистой росе, а для огурца еще и устойчивость к вирусу зеленой крапчатой мозаики и теневыносливость.

  Специально для этого исследования компания «Гавриш» создала линию огурца на основе голландского гибрида Verdon, который был первым в мире созданным гибридом с устойчивостью к вирусу зеленой крапчатой мозаики. Также он обладает и другими признаками интереса. Вторым гибридом, который используется в исследовании является Mewa, у которого все признаки интереса отсутствуют.

  Для поиска устойчивости к мучнистой росе томата был создан материал на основе расщепляющегося поколения гибрида Форонти, который проявляет самую высокую устойчивость к данному патогену.

  В 2020 году не удалось провести секвенирование генома исследуемых линий томата, компания-подрядчик не смогла справиться с этой задачей. С 2021 года секвенированием томата в рамках проекта занимается компания «Генотек».

  Секвенирование генома линий огурца удалось провести не в полном объеме, получено всего 4% данных от ожидаемых, работа в этом направлении также продолжается.

  Первый год проекта выявил проблемы организационного и технологического характера, также была проведена апробация и усовершенствование дорожной карты исследования. Дальнейшая работа ведется уже с использованием этого опыта, Проект продолжает свою работу, и окончательные результаты будут получены к 2024 году.