Пшеница с улучшенными генами создана в России
Ученые геномного центра Всероссийского НИИ сельскохозяйственной биотехнологии (ВНИИСБ) начали создание особых линий пшеницы, в геном которой вносятся изменения при помощи редактора CRISPR/Cas9. Отметим, что впервые в России создали отдельное направление—лабораторию цифрового фенотипирования редактированных растений в рамках развития геномного центра, где ведется создание и изучение полноценных отредактированных растений.
В основе всего этого лежит технология CRISPR/Cas9. Однако российская технология гораздо шире, чем просто CRISPR/Cas9.
Ученые целенаправленно используют технологию редактирования для получения улучшенных линий пшеницы. Для этого необходимо выбрать важный ген, определить, какие точечные изменения нужно внести в него, создать вектор, затем бомбардировать частицами золота вместе с разработанными векторами крохотный зародыш пшеницы, провести культивирование клеток растения в условиях in vitro, регенерировать, провести адаптацию, все проверки и наконец получить полноценное растение, которое уже живет самостоятельно и нормально размножается. А значит уже может быть использовано для создания сорта.
«Наш институт в коллаборации с коллегами из двух других российских институтов (ИБХ и ИЦиГ) впервые в России получил генетически редактированную пшеницу. И впервые в мире мы редактировали несколько генов. Один такой ген (VRN1) связан с образом жизни пшеницы—ведь есть яровые, есть озимые формы. В результате работы по редактированию мы видим более ранние сроки колошения. Это может быть использовано для засушливых регионов, где требуются сорта пшеницы с сокращенным периодом вегетации», -отметил Геннадий Карлов, директор Всероссийского научно-исследовательского института сельскохозяйственной биотехнологии.
Загвоздка состоит в том, что в России на данный момент запрещено выращивание и разведение генно-инженерно-модифицированных растений (за исключением проведения научных работ). Однако в данном случае речь идет о редактировании собственных генов растения. По словам ученых, планируется, что в дальнейшем будут разделены понятия генетически модифицированных и генетически редактированных растений. На генетически модифицированные, скорее всего, запрет так и останется, но исследователи рассчитывают, что выращивание генетически редактированных будет разрешено.
На новые технологии редактирования ученые уже получили два патента. На рассмотрении находятся еще две заявки на патенты уже на сами генетически редактированные линии.
Уральские ученые отредактировали корову
Команда генетиков, эмбриологов, биологов и ветеринарных врачей 3 года трудилась над тем, чтобы разработать уникальную технологию редактирования генома крупного рогатого скота с целью получения животного с заданными признаками.
«Идея проекта заключается в том, чтобы объединить передовые разработки в эмбриологии, молекулярной биологии, генной инженерии, ветеринарной репродуктологии для создания животных с улучшенными признаками не за 7–10 поколений, а в короткие сроки—путем прямого внесения небольших изменений в геном распространенных на Урале голштинизированных черно-пестрых коров. Сейчас улучшение каких-то характеристик коров происходит традиционно, через селекционную работу, а для этого нужны десятилетия»,—пояснила Анна Кривоногова, руководитель проекта, ведущий научный сотрудник Лаборатории биологических технологий Уральского НИВИ ФГБНУ УрФАНИЦ УрО РАН, доктор биологических наук.
Главными мишенями для ученых стали участки ДНК, отвечающие за восприимчивость к лейкозу, комолость (безрогость) и выработку гипоаллергенного молока.
«Разработка методики трансплантации животному искусственно выращенного эмбриона с генной корректировкой—масштабный и очень трудоемкий процесс. За несколько лет было проведено огромное количество научно-поисковых работ по отбору донорского материала, его подготовке к редактированию, выполнен серьезный биоинформатический анализ, создана система для внесения изменений в геном на основе CRISPR/Cas9, и её улучшенная версия, упакованная в аденоассоциированный вирус (ААВ). На каждом этапе что-то не получалось, не срабатывало, и мы тщательно искали причину. Залогом успеха проекта стала замечательная команда—генетики, эмбриологи, биологи и ветеринарные врачи, участвующие в исследовании, являются высококлассными специалистами»,—рассказывает Анна Кривоногова.
Уникальный в масштабах страны проект курирует вице-президент Российской академии наук И. М. Донник. Проект реализуется в Уральском федеральном аграрном научно-исследовательском центре УрО РАН совместно с Центром высокоточного редактирования и генетических технологий для биомедицины Института биологии гена РАН, ведущими медицинскими эмбриологами и АО «Уралплемцентр».
Сегодня ученые начали исследования первого опытного теленка. В ближайшем будущем им предстоит заложить следующие опыты с целью доведения технологии до совершенства.
Ученые НГУ рассказали о связи цвета зерна со сроками его хранения и всхожестью
Новосибирские исследователи в составе международной исследовательской группы впервые изучили методом анализа цифровых изображений связь морфологических характеристик зерна мягкой пшеницы, хранившегося в генетическом банке в течение нескольких лет, с годом уборки и всхожестью. Результаты опубликованы в журнале Plants.
Кандидат биологических наук, доцент Факультета естественных наук Новосибирского государственного университета Дмитрий Афонников и ассистент Математического центра в Академгородке (ММЦ) Евгений Комышев совместно с Институтом цитологии и генетики СО РАН и Институтом генетики и изучения сельскохозяйственных растений (IPK) (г. Гатерслебен, Германия) с помощью метода анализа цифровых изображений изучили морфологические характеристики зерна и окраски его оболочки для 44 рекомбинантных инбредных линий (РИЛ) мягкой пшеницы, которые выращивались в четыре разных сезона: 2003, 2004, 2009 и 2014 гг. Для 19 РИЛ тех же сезонов исследователи оценили всхожесть. Подобное исследование зерна, хранившегося в генетическом банке в течение нескольких лет, ранее никем не проводилось.
Оболочка обеспечивает защиту зерна от внешних воздействий, поэтому ее сохранность и функции тесно связаны с такими характеристиками как всхожесть, жизнеспособность, устойчивость к длительному хранению. Важную роль при этом играют растительные пигменты: они выполняют защитные функции на молекулярном уровне. Известно, например, что зерна пшеницы с красной окраской более устойчивы к преждевременному прорастанию, но менее восприимчивы к набуханию от влаги, что влияет на их прорастание.
По результатам дисперсионного и корреляционного анализа ученые выявили, что продолжительность хранения существенно не влияет на изменчивость признаков размера и формы семян, но ощутимо воздействует на признаки окраски: примерно 80% признаков (44 из 48) значимо меняются в процессе длительного хранения. При этом, чем больше срок хранения, тем более красный цвет имеют зерна. В отличие от экспериментов по искусственному старению, в которых оболочка зерен темнеет, ученые установили, что при хранении в условиях генбанка она становилась более светлой.
При воздействии условий среды, в том числе и длительного хранения, часть пигментов разлагается, их концентрация в оболочке меняется, что можно определить по изменению цвета зерен. Анализ цифровых изображений, который был использован в работе, позволяет уловить даже очень незначительные изменения в цвете оболочки зерен. В дальнейшем это может быть использовано для решения таких практических задач, как быстрая оценка физиологического состояния зерна (длительности его хранения) или предсказание его всхожести.
Почти 57 тысяч специалистов в 2021 году выпустили аграрные вузы
Сельское хозяйство в современных условиях становится высокотехнологичной индустрией. Деятельность агропредприятий автоматизируется, активно внедряются цифровые решения, системы искусственного интеллекта и обработки больших данных. Соответственно увеличивается спрос на специалистов, обладающих навыками и компетенциями в области новейших технологий, и аграрные вузы оперативно адаптируются под требования рынка.
В 2021 году выпускниками вузов Минсельхоза России стали почти 57 тысяч высококлассных специалистов. Кроме того, профессиональную переподготовку и повышение квалификации прошли более 30 тысяч руководителей и специалистов агропредприятий.
Система профильного образования включает в себя сегодня 54 высших учебных заведения, подведомственных Министерству, в которых обучаются более 300 тысяч студентов. При этом, по статистике, порядка 80% выпускников трудоустраиваются в сфере агропромышленного комплекса, что является одним из лучших показателей и характеризует высокую востребованность аграрных специальностей на рынке.
В прошлом году в образовательные учреждения Минсельхоза было зачислено свыше 81 тысяч человек—больше, чем в 2020 году. Рост интереса среди абитуриентов обусловлен, в первую очередь, повышением качества учебного процесса, а также в целом динамичным развитием российского АПК, появлением новых специальностей и возможностей для самореализации.
