Изучение коллекций генетических ресурсов привело к разработке современных методов биотехнологии. В наше время в условиях накопления больших геномных и омиксных данных биологические коллекции имеют огромное значение для развития персонализированных подходов в медицине и питании. Междисциплинарные комплексные исследования в области здорового питания, базируясь на классической нутрициологии и диетологии, охватывают сегодня нутриогеномику человека с применением омиксных подходов, нутрициологические и нутриогеномные эксперименты на модельных животных, нутрициологическое фенотипирование генетических ресурсов растений наряду с их биохимическим и метаболомным анализом, а также наукоемкие способы переработки растительного сырья. Подчеркивается, что такой комплексный подход не только является основой важных разработок в сфере персонализированного питания, но и создает перспективу персонализированной селекции растений для рациона человека. Делается акцент на изучении генетических ресурсов культурных растений с геропротекторными свойствами и на значимости биофортификации сортов растений, из которых производят повседневные продукты питания.
Применение современных агробиотехнологических методов позволяет получать качественно новые высокорентабельные сорта актинидии с повышенным содержанием биологически активных веществ. Достижение подобных результатов возможно при комплексном изучении генетических ресурсов растений коллекции ВИР, в том числе и в асептических условиях in vitro. В этой связи актуальным является изучение вопросов индукции каллусогенеза с последующей пролиферацией у перспективных сортов Actinidia chinensis var. deliciosa (A. Chev.) C. F. Liang & A. R. Ferguson в условиях in vitro с целью их сохранения для дальнейшей селекции. Материалы и методы. Объектами исследования стали четыре сорта A. chinensis var. deliciosa коллекции ВИР ‘Hayward’, ‘Bruno’, ‘Monty’, ‘Allison’. В качестве эксплантов для введения в условия in vitro использовали молодые побеги проростков, выращенных в культуральных сосудах в условии климатической камеры. На данном этапе использовали три стерилизующих вещества. Побеги вводили в пробирки с питательной средой по прописи Мурасиге и Скуга (МС). На десятые сутки производили учет эффективности введения в культуру при стерилизации различными видами веществ. Для индукции каллусогенеза использовали листовые сегменты с микрорастений актинидии, которые помещали на питательную среду МС с различным сочетанием регуляторов роста. Для изучения эффективности препарата 3-гидрокситетрагидрофурана (рифтал), регулятора роста растений, был заложен опыт, в котором стабильно растущий каллус был пересажен на четыре варианта питательной среды МС с добавлением 1 мл/л препарата различной концентрации. Непосредственно для индукции органогенеза использовали каллус сортов актинидии, поддерживаемый в течение трех лет. Результаты и обсуждение. Наилучший результат с точки зрения эффективности стерилизации и жизнеспособности эксплантов показал вариант стерилизации побегов 10%-ным раствором «Белизны», универсальным моющим, дезинфицирующим и отбеливающим средством. Образование первичного каллуса отмечено на всех вариантах питательных сред для индукции каллусогенеза. При последующем культивировании каллусной ткани на питательных средах МС, содержащих 2,4-Д в своем составе, отмечено образование рыхлого, водянистого, бесхлорофилльного каллуса. В опыте по изучению влияния рифтала отмечен стабильный рост каллуса на всех вариантах питательных сред и зафиксировано образование корней у сортов ‘Hayward’, ‘Allison’, ‘Bruno’. Отмечен органогенез в каллусной ткани у всех изучаемых сортов. Заключение. Оценка регенерационного потенциала A. deliciosa у сортов ‘Hayward’, ‘Allison’, ‘Bruno’, ‘Monty’, позволила выявить сорта ‘Hayward’ и ‘Allison’ с наибольшим количеством регенерантов на органогенный каллус: 2,2 и 3,7 соответственно. Полученные результаты послужат основой для интенсификации селекционного процесса представителей рода Actinidia с применением современных молекулярно-генетических и биотехнологических методов, в том числе и с помощью геномного редактирования CRISPR/Cas.
Криоконсервация является эффективным методом долгосрочного сохранения образцов растений. Криоколлекции образцов рода Rubus представлены в единичных зарубежных генбанках, в которых сортов малины российской селекции практически нет. Подавляющее число работ по криоконсервации образцов рода Rubus основано на использовании в качестве эксплантов апексов in vitro растений. Коллекция in vitro образцов рода Rubus в Федеральном исследовательском центре Всероссийском институте генетических ресурсов растений имени Н. И. Вавилова (ВИР) включает 160 образцов, в их числе 79 отечественных селекционных сортов малины. Образцы малины из in vitro коллекции закладываются на долгосрочное хранение в криобанк ВИР с 2017 года. Задача данной работы заключалась в криоконсервации и закладке на длительное хранение 11 российских сортов из in vitro коллекции ВИР и обобщении данных обо всей криоколлекции сортов малины Rubus idaeus L., включающей в настоящее время 27 образцов, хранящихся в криобанке ВИР. Материалы и методы. Образцы современных сортов малины, полученные из пяти российских селекцентров, были введены в коллекцию in vitro ВИР. Криоконсервацию апексов микрорастений проводили модифицированным в ВИР методом дроплет-витрификации. Для статистической обработки данных использовали дисперсионный анализ и анализ главных компонент. Результаты и обсуждение. В культуру in vitro были введены 11 сортов малины российской селекции для которых была проведена криоконсервация. Показатели посткриогенной регенерации у этих образцов варьировали от 27 до 65%. В настоящее время вся криоколлекция сортов малины, сохраняемая в криобанке ВИР, насчитывает 27 сортов с показателями посткриогенной регенерации, варьирующими от 24 до 89%. С помощью анализа главных компонент криоколлекция была разделена на группы сортов по их реакции на погружение в жидкий азот в контрольных экспериментах. Заключение. Криоколлекция образцов малины, хранящаяся в криобанке ВИР, была пополнена 11 сортами. В настоящее время состав криоколлекции включает 23 селекционных сорта и четыре сорта народной селекции. Все 27 сортов были заложены на долгосрочное хранение в криобанк ВИР из расчета как минимум 90 эксплантов на образец.
S-локус, контролирующий систему гаметофитной несовместимости у видов семейства Розовые, отличается высокой степенью аллельного разнообразия, которое с успехом используется для S-генотипирования и молекулярной паспортизации, а также для уточнения филогенетических взаимоотношений между видами. В практическом плане изучение S-локуса важно также для выявления мутантных аллелей, приводящих к самофертильности. Недавно у сливы домашней Prunus domestica L. была установлена ассоциация данного признака с присутствием в геноме аллеля S17, и были разработаны специфичные праймеры для его идентификации. Целью нашей работы было выявление маркеров данного аллеля в выборке образцов коллекций косточковых, поддерживаемых на Майкопской опытной станции – филиале ВИР и НПБ «Пушкинские и Павловские лаборатории ВИР», а также определение их эффективности в параллельном фенотипическом анализе. Материалы и методы. Молекулярный скрининг проводили с использованием праймеров, специфичных для аллеля S17, и консенсусных праймеров PruC2/PCER. Параллельно в течение двух лет (2024 и 2025 годов) образцы сливы и алычи были фенотипированы по признаку самофертильности с использованием методики, принятой в ВИР. Результаты и обсуждение. Изучена выборка из 266 образцов косточковых культур коллекции Майкопской опытной станции, из них 76 образцов алычи Prunus cerasifera Ehrh., 150 образцов сливы домашней P. domestica, один образец сливы североамериканской Prunus americana Marsh., один образец сливы канадской Prunus nigra Aiton, три образца сливы русской Prunus× rossica Erem. и 35 образцов терна Prunus spinosa L. Выявлено 16 образцов – носителей аллеля S17. Параллельно в течение двух сезонов (2024 и 2025 годов) для значительной части выборки, 124 образцов алычи и сливы домашней, оценили способность растений формировать плоды при опылении собственной пыльцой. Число самофертильных образцов у гексаплоидной сливы домашней составило 56,1%, а у алычи – только 5,9%. Данные результаты полностью согласуются с описанным в литературе явлением широкого распространения самофертильных форм среди полиплоидных организмов. При этом большинство самофертильных образцов не имели аллеля S17, то есть их самоплодность должна объясняться какими-то другими причинами. С другой стороны, почти все образцы сливы домашней с аллелем S17 оказались самофертильными. Заключение. Сопоставление результатов молекулярного скрининга и фенотипического анализа показало, что аллель S17 у сливы домашней действительно проявляет ассоциацию со свойством самосовместимости, однако у P. domestica должны существовать и другие мутантные варианты, приводящие к нарушению механизмов деградации собственных пыльцевых трубок. У диплоидной алычи такой ассоциации не наблюдается. Выявленные в процессе анализа самофертильные образцы с маркерами аллеля S17, представляют большой интерес для селекции, поскольку их можно непосредственно использовать в маркер-вспомогательном отборе.
Бурая ржавчина Puccinia triticina Eriks. мягкой пшеницы является одной из наиболее вредоносных болезней в условиях умеренного климата Российской Федерации, вызывая значительные потери урожая и снижение качества зерна. В связи с этим актуальной задачей является оценка устойчивости сортов и разнообразия Lr-генов у татарстанских сортов пшеницы. Наибольший интерес представляют гены Lr9, Lr19, Lr24, Lr26, Lr34, Lr37/Yr17/Sr38 и Lr46, обеспечивающие устойчивость на различных стадиях развития растений. Целью исследования являлась комплексная оценка устойчивости к бурой ржавчине сортов яровой мягкой пшеницы татарстанской селекции с использованием полевых и молекулярно-генетических методов. Материалы и методы. Устойчивость 15 сортов оценивали в полевых условиях в 2023-2025 годах на экспериментальной базе Татарского НИИСХ ФИЦ КазНЦ РАН по степени поражения флагового и предфлагового листьев. Идентификацию генов устойчивости проводили с использованием диагностических ДНК-маркеров, ассоциированных с шестью Lr-генами. Результаты и обсуждение. Наиболее устойчивыми в полевых условиях оказались сорта ‘Наставник’, ‘Хазинэ’ и ‘Чистопольская’, характеризующиеся наличием комбинаций Lr9+Lr24+Lr46, Lr19+Lr24 и Lr9+Lr24+Lr34 соответственно. Средний уровень устойчивости (индекс устойчивости 0,4-0,6) в эпифитотийный год имели сорта ‘Аль Варис’, ‘Балкыш’, ‘Буляк’ и ‘Сакара’. Показано, что высокая и долговременная устойчивость формируется за счёт сочетания расоспецифичных и возрастных генов. Полученные данные указывают на различия в информативности и специфичности молекулярных маркеров, использованных для оценки устойчивости сортов. Заключение. Проявление устойчивости в полевых условиях определяется генетическим фоном сорта, агроклиматическими условиями и расовым составом возбудителя. Результаты исследования могут быть использованы для целенаправленного отбора исходного материала и реализации стратегии пирамидирования генов устойчивости в селекционных программах яровой пшеницы.
Вигна китайская Vigna unguiculata (L.) Walp. издавна культивируется в Африке, юго-восточной Азии и Америке. Семена V. unguiculata известны своими вкусовыми качествами и содержат высокое количество белков, углеводов, макро- и микроэлементов, биологически активных соединений. Отмечаются антиоксидантные, антиканцерогенные и антибактериальные свойства культуры. Продукты, приготовленные из семян и бобов V. unguiculata, обладают диетической ценностью и входят в рационы питания людей, заботящихся о своем здоровье. Целью работы являлось определение питательной ценности образцов V. unguiculata из коллекции ВИР разного эколого-географического происхождения и имеющих разную окраску семенной кожуры. Материалы и методы. Для исследования были подобраны 39 образцов из коллекции ВИР. Изучали содержание белка, крахмала, антоцианов, каротиноидов, β-каротина и хлорофиллов в семенах. Количество антоцианов в семенах определяли в спиртовых экстрактах спектрофотометрическим методом, белка – по Кьельдалю, крахмала – по Эверсу, хлорофиллы, каротиноиды и β-каротин – спектрофотометрическим методом. Результаты. Диапазон варьирования количества антоцианов в семенах достаточно широк: от 1,8 до 404,4 мг%. Наиболее высокие показатели отмечены у семян с чёрной окраской (124,3-404,4 мг%), меньшие – у белосемянных (1,8-3,9 мг%). Содержание общего белка находилось в пределах 18,8-30,5%, крахмала – 42,6-57,1%, хлорофиллов a и b – от 0,13 до 3,7 мг%. Каротиноиды и β-каротин обнаружены в минимальных количествах: 0,07- 0,72 мг% и 0,01-0,14 мг% соответственно. Заключение. В нашем опыте содержание антоциана в семенах влияло на цвет семенной кожуры, но не оказывало воздействие на показатели белка, крахмала, каротиноидов и β-каротина. Также наблюдалась достоверная ассоциация между содержанием каротиноидов в семенах и эколого-географическим происхождение образца. Выявлена положительные корреляции (r>0,8) между содержанием хлорофиллов и β-каротина, между β-каротином и каротиноидами, отрицательная – между содержанием крахмала и белка (r= –0,81). Лучшую питательную ценность по комплексу изученных признаков имели образцы к-1738 ‘Сибирский размер’ (Россия) и к-567 (Индия).
Четвертый научный форум «Генетические ресурсы России» состоялся в Санкт-Петербурге 12-15 мая 2026 года на базе Санкт-Петербургского отделения Российской академии наук и под эгидой Вавиловского общества генетиков и селекционеров. Структура Форума включила шесть пленарных сессий и круглых столов, а также два параллельных научных мероприятия, постерные сессии. В рамках Форума также прошло заседание Научного совета Отделения биологических наук РАН по биологическим (биоресурсным) коллекциям. Участниками Форума стали более 300 исследователей из Санкт-Петербурга, Москвы, Новосибирска, Владивостока, Тюмени, Уфы, Якутска, Петрозаводска, Курска, Ялты, Саратова, Красноярска, Сочи, Минска и других городов. В течение четырех дней ученые из 29 регионов России, а также Республики Беларусь, представили научному сообществу более сотни докладов, охвативших широкий спектр тем – от технологий работы с генетическими ресурсами до их роли для активного долголетия и биоэкономики. На мероприятиях Форума были детально обсуждены результаты исследований и проблемные вопросы по следующим направлениям: сохранение биологического разнообразия, генетические ресурсы для активного долголетия, генетические ресурсы для биоэкономики, правовые и этические вопросы работы с биологическими коллекциями, подготовка кадров для работы с биологическими коллекциями, гербарная и музейная геномика. Результаты этих обсуждений представлены в настоящей публикации в виде резолюции Форума.
В 2024 году был принят Федеральный закон «О биоресурсных центрах и биологических (биоресурсных) коллекциях и о внесении изменений в статью 29 Федерального закона «О животном мире» (№ 428-ФЗ от 30.11.2024), который на национальном уровне закрепил юридически понятия «биологическая (биоресурсная) коллекция», «биоресурсный центр», «национальная коллекция особо ценных образцов генетических ресурсов» – понятийный аппарат закона насчитывает 21 пункт. В настоящей публикации мы предлагаем расширение понятийного аппарата в сфере создания, формирования, сохранения, развития, изучения и использования коллекций генетических ресурсов растений (одного из типов коллекций, обозначенных в статье 13 данного закона). Некоторые из предлагаемых определений универсальны и подходят для других типов коллекций. Работа с понятийным аппаратом проведена на основе опыта деятельности с коллекцией ВИР (старейшей коллекцией генетических ресурсов в мире) и в рамках развития этой деятельности уже на площадке Национального центра генетических ресурсов растений, образованного на базе ВИР Указом Президента Российской Федерации в 2022 году. Предлагаемый понятийный аппарат обосновывается в настоящей статье и подкрепляется иллюстративными примерами. Особый акцент делается на разъяснении понятий, касающихся ценности образцов, на значимости структурирования коллекции для эффективного обеспечения текущих потребностей, имеющихся в научной, научнотехнической и (или) образовательной деятельности.
В настоящей публикации кратко представлена стратегия развития научного кадрового потенциала в области создания, формирования, сохранения, развития, изучения и использования коллекций генетических ресурсов растений (далее – Стратегия), реализуемая в Федеральном исследовательском центре Всероссийском институте генетических ресурсов растений имени Н. И. Вавилова (ВИР) и получившая новый импульс в рамках Программы развития созданного Указом Президента Российской Федерации Национального центра генетических ресурсов растений. Описываются основные цели, задачи, направления и инструменты реализации Стратегии, обсуждаются нематериальные стимулы привлечения и закрепления молодых научных кадров в указанной сфере, среди них – наставничество, наличие в организации научной школы, возможность сотрудничать в междисциплинарных командах и др. Особое внимание уделяется научной школе ВИР. Приводятся конкретные примеры реализации Стратегии.
Н. И. Вавилов и его соратники заложили научно-практические основы сбора и интродукции мировых растительных ресурсов во всем их многообразии. Теоретические исследования Н. И. Вавилова о центрах происхождения культурных растений, географической локализации определенных генотипов, закон гомологических рядов в наследственной изменчивости стали теоретической основой для работ по мобилизации генетических ресурсов растений как сотрудников ВИР, так и многих других исследователей растительных ресурсов. До середины 1980-х годов решение многих международных проблем в области генетических ресурсов растений по большей части находилось в руках ученых. Затем рост геополитической и экономической нестабильности, перестройка глобальных финансовых, логистических и производственных систем, так называемые «семенные войны» внесли свои негативные коррективы в мобилизацию агробиоразнообразия и ранее свободный обмен образцами генетических ресурсов растений. В нашем веке имеющие место климатические изменения и их последствия по совокупности (скорость повышения температуры, трансформация ландшафта, частота новых типов катаклизмов) наиболее выраженно отражаются в умеренных и северных широтах, что требует от нашей страны с учетом ее географического положения особого внимания к обследованию генетических ресурсов на территории Российской Федерации, а также сопредельных стран (совместно с их представителями). Цель настоящего обзора – рассмотрение экспедиционной деятельности ВИР в его периоды от Бюро по прикладной ботанике до Национального центра генетических ресурсов растений. В истории экспедиционных обследований выделено шесть этапов: I этап 1908–1920 гг.; II этап 1921–1940 гг.; III этап 1941–1953 гг.; IV этап 1954–1990 гг.; V этап 1991–2022 гг.; VI этап 2023–2025 гг. Для каждого этапа проведен анализ используемых методических подходов по изучению и мобилизации разнообразия культурных растений и их диких родичей, основных результатов и факторов, повлиявших на организацию экспедиционных обследований. В целом сотрудниками института проведено 1676 экспедиций. Территории, соответствующие современным регионам Российской Федерации, были охвачены маршрутами 589 экспедиций (38% от их общего числа), тем не менее изученность генетических ресурсов нашей страны остается еще недостаточной и требует дальнейшего развития начатых в рамках реализации программы развития Национального центра генетических ресурсов растений масштабных экспедиций на территории Российской Федерации и сопредельных государств.
Культурные растения представлены в различных гербарных коллекциях, но число гербариев, специализирующихся именно на собирании разнообразия возделываемых растений весьма ограничено. Гербарий культурных растений мира, их диких родичей и сорных растений Федерального исследовательского центра Всероссийского института генетических ресурсов растений имени Н. И. Вавилова (Гербарий ВИР, акроним WIR), является старейшим в мире специализированным гербарием культурных растений мирового значения и вторым по численности (более 140 000 образцов, в количестве около 380 000 гербарных листов). Около 70% гербарных фондов составляют уникальные образцы, собранные экспедициями Н. И. Вавилова и его соратников, или ранее, или же позже этих экспедиций, но ценные тем, что отражают разнообразие аборигенных культурных растений из областей их происхождения, либо документируют сорта отечественной селекции. Многие гербарные сборы культурных растений и их диких родичей не могут быть повторены в силу кардинального изменения состава культурной флоры в местах ее возделывания, климатических изменений и антропогенного вмешательства в ареалах диких родичей культурных растений (ДРКР). Гербарий ВИР ‒ это ценнейший инструмент для (1) контроля идентичности образцов, сохраняемых в живом виде в Коллекции мировых генетических ресурсов культурных растений и их диких родичей (Коллекция ВИР), (2) анализа эволюции и доместикации растений, (3) изучения истории земледелия, (4) систематики культурных растений и их диких родичей, (5) сортовой идентификации и защиты интеллектуальных прав селекционеров, (6) сохранения редких и исчезающих видов ДРКР, (7) мониторинга сорных и инвазионных растений, (8) верификации результатов исследований, (9) документирования истории научного сотрудничества, (10) организации просветительских и образовательных мероприятий. Все направления использования данной коллекции иллюстрируются в статье конкретными примерами. Обсуждается необходимость документирования образцов, генетическую информацию о которых планируется размещать в государственной информационной системе «Национальная база генетической информации». Опыт работы с Гербарием ВИР явился основой для формирования гербария Национального центра генетических ресурсов растений, образованного Указом Президента Российской Федерации в 2022 г. на базе ВИР. Гербарий Национального центра – научная гербарная коллекция сетевого (распределенного) типа, создаваемая на основе фондов Гербария ВИР и соответствующих профильных гербарных коллекций государственных учреждений Российской Федерации. В статье представлены структура и текущий состав Гербария Национального центра.
- 1
- 2