30 октября 2019
9 проектов Вавиловского института, о которых должен знать каждый
Всероссийский институт генетических ресурсов растений имени Н.И. Вавилова (ВИР) представил на выставке Саммита «Большие вызовы» обширную коллекцию образцов живых растений, семян и волокон. Все желающие свободно могут к ним прикоснуться и узнать больше о знакомых (и не очень) плодах. Рассказываем о девяти интересных проектах института.
1. Генбанк XXI века
Вызов: Сохранение генетического разнообразия растений, в том числе возделываемых культур, является основой продовольственной безопасности. В мире около 90% генетического разнообразия культурных растений сохраняется в виде семян в генных банках.
Решение: ВИР хранит в живом виде более 320 тысяч образцов генетических ресурсов растений. Это объемная и сложная работа. Цель проекта – оптимизировать процесс сохранения коллекции при помощи генетических и биохимических маркеров «старения» семян.
2. Селекция следующего поколения (Next-generation breeding)
Вызов: Сегодня технологии генетического редактирования позволяют быстро изменять гены привычных нам растений, с тем чтобы расширить их ареал возделывания (например, продвинуть на север посевы сои; переместить киви в закрытый грунт), получать более качественное полезное продовольственное сырье.
Решение: Идентификация генов-мишеней и разработка конструкций для редактирования сои, киви, гороха овощного, винограда и других возделываемых растений. Проект будет способствовать импортозамещению в области семеноводства и производства сельскохозяйственных культур.
Вызов: Сохранение генетического разнообразия растений, в том числе возделываемых культур, является основой продовольственной безопасности. В мире около 90% генетического разнообразия культурных растений сохраняется в виде семян в генных банках.
Решение: ВИР хранит в живом виде более 320 тысяч образцов генетических ресурсов растений. Это объемная и сложная работа. Цель проекта – оптимизировать процесс сохранения коллекции при помощи генетических и биохимических маркеров «старения» семян.
2. Селекция следующего поколения (Next-generation breeding)
Вызов: Сегодня технологии генетического редактирования позволяют быстро изменять гены привычных нам растений, с тем чтобы расширить их ареал возделывания (например, продвинуть на север посевы сои; переместить киви в закрытый грунт), получать более качественное полезное продовольственное сырье.
Решение: Идентификация генов-мишеней и разработка конструкций для редактирования сои, киви, гороха овощного, винограда и других возделываемых растений. Проект будет способствовать импортозамещению в области семеноводства и производства сельскохозяйственных культур.
3. Умная селекция новой культуры для земледелия на Дальнем Востоке
Вызов: Зернобобовая культура вигна спаржевая используется для получения продуктов с повышенной диетической ценностью. Это растение жаркого и сухого климата возделывается ограниченно в некоторых южных регионах России. Распространение культуры на Дальний Восток с его обширными полями позволило бы повысить экспортный потенциал региона и страны.
Решение: На генетическом уровне укрепить стебель вигны и предотвратить его превращение в лиану при повышенной влажности, характерной для Приморского края. Тогда можно будет механизировать уборку урожая.
Вызов: Зернобобовая культура вигна спаржевая используется для получения продуктов с повышенной диетической ценностью. Это растение жаркого и сухого климата возделывается ограниченно в некоторых южных регионах России. Распространение культуры на Дальний Восток с его обширными полями позволило бы повысить экспортный потенциал региона и страны.
Решение: На генетическом уровне укрепить стебель вигны и предотвратить его превращение в лиану при повышенной влажности, характерной для Приморского края. Тогда можно будет механизировать уборку урожая.
4. Рентабельная бахча на Крайнем севере: как поможет генетика?
Вызов: Вырастить арбузы, дыни и тыквы в закрытом грунте в условиях холодного климата – затратный процесс. Сэкономить посевные площади теплиц и получить хороший урожай можно, изменяя длину плети, к которой прикреплен плод, а также размеры и форму плода.
Решение: Разработать генетические маркеры для ускоренной селекции компактных форм бахчевых культур с сохранением отличных вкусовых качеств.
Вызов: Вырастить арбузы, дыни и тыквы в закрытом грунте в условиях холодного климата – затратный процесс. Сэкономить посевные площади теплиц и получить хороший урожай можно, изменяя длину плети, к которой прикреплен плод, а также размеры и форму плода.
Решение: Разработать генетические маркеры для ускоренной селекции компактных форм бахчевых культур с сохранением отличных вкусовых качеств.
5. Поиск способов отдаленной гибридизации культурного винограда с донором «иммунных» генов Vitis rotundifolia Michx
Вызов: Число вирусов, поражающих виноград, намного превышает количество вирусов-патогенов других многолетних растений.
Решение: Получить комплексно устойчивые к вирусам российские сорта винограда. Один из элементов исследования был проведен в июле 2019 года со школьниками – участниками программы «Большие вызовы» в Сириусе. Тогда молодые ученые вместе с ребятами секвенировали ДНК дикорастующего предка культурного винограда и получили первичную базу данных для дальнейших исследований.
6. Богатые антиоксидантами продукты для здорового питания человека
Вызов: В свете любви человека к здоровому образу жизни сегодня одним из важнейших направлений селекции является получение сортов растений с повышенным содержанием антиоксидантных веществ: флавоноидов и каротиноидов. Вещества из этих классов природных соединений улучшают рабочую память и регенерацию клеток головного мозга, замедляют процесс старения, имеют противоопухолевую активность, укрепляют сосуды и имеют ряд других полезных свойств для здоровья человека.
Решение: Ускоренная селекция при помощи ДНК-маркеров богатых антиоксидантами зерновых, зернобобовых, ягодных и овощных культур растений.
Вызов: Число вирусов, поражающих виноград, намного превышает количество вирусов-патогенов других многолетних растений.
Решение: Получить комплексно устойчивые к вирусам российские сорта винограда. Один из элементов исследования был проведен в июле 2019 года со школьниками – участниками программы «Большие вызовы» в Сириусе. Тогда молодые ученые вместе с ребятами секвенировали ДНК дикорастующего предка культурного винограда и получили первичную базу данных для дальнейших исследований.
6. Богатые антиоксидантами продукты для здорового питания человека
Вызов: В свете любви человека к здоровому образу жизни сегодня одним из важнейших направлений селекции является получение сортов растений с повышенным содержанием антиоксидантных веществ: флавоноидов и каротиноидов. Вещества из этих классов природных соединений улучшают рабочую память и регенерацию клеток головного мозга, замедляют процесс старения, имеют противоопухолевую активность, укрепляют сосуды и имеют ряд других полезных свойств для здоровья человека.
Решение: Ускоренная селекция при помощи ДНК-маркеров богатых антиоксидантами зерновых, зернобобовых, ягодных и овощных культур растений.
7. «Большой вызов» для борщевика: изучить и уничтожить
Вызов: Такое опасное и малоизученное растение как борщевик интенсивно распространяется во многих регионах нашей страны, вытесняя естественную растительность. Для его ликвидации с территории России необходимо всестороннее изучение данного растения.
Решение: В 2019 году в Сириусе в рамках проектной образовательной программы «Большие вызовы» школьники и их наставники из ВИРа сравнили образцы борщевика на северной и северо-западной границах его расселения и в пределах естественного ареала. Благодаря исследованию изменчивости борщевика была показана его высокая генетическая разнородность в Мурманской области и Краснодарском крае, с одной стороны, и относительная однородность видового состава на территории Ленинградской области, с другой – данные образцы оказались близки к борщевику Сосновского. Целью продолжающегося проекта является детальное изучение генома борщевика Сосновского для разработки «генетических» способов борьбы с данным растением.
8. Растительное сырье с заданными свойствами для импортозамещения в отечественной промышленности
Вызов: Для поддержания темпов роста и развития стратегически важных отраслей экономики России необходимо прибегнуть к частичной или полной замене импортных товаров и сырья отечественной продукцией. Такие шаги позволят повысить независимость и укрепить свои позиции на международной арене. В нефтегазовой, пищевой и фармацевтической промышленностях одним из таких ресурсов является гуаровая камедь – сырье из южной культуры влажного климата – гуара, в текстильной промышленности – натуральное сырье, получаемое из хлопчатника и других прядильных культур.
Решение: Ускоренная селекция пригодных к возделыванию в России сортов гуара для получения камеди высокого качества и сортов хлопчатника для получения природноокрашенного волокна хлопка, необходимого для экологичного производства текстиля с гипоаллергенными свойствами.
Вызов: Такое опасное и малоизученное растение как борщевик интенсивно распространяется во многих регионах нашей страны, вытесняя естественную растительность. Для его ликвидации с территории России необходимо всестороннее изучение данного растения.
Решение: В 2019 году в Сириусе в рамках проектной образовательной программы «Большие вызовы» школьники и их наставники из ВИРа сравнили образцы борщевика на северной и северо-западной границах его расселения и в пределах естественного ареала. Благодаря исследованию изменчивости борщевика была показана его высокая генетическая разнородность в Мурманской области и Краснодарском крае, с одной стороны, и относительная однородность видового состава на территории Ленинградской области, с другой – данные образцы оказались близки к борщевику Сосновского. Целью продолжающегося проекта является детальное изучение генома борщевика Сосновского для разработки «генетических» способов борьбы с данным растением.
8. Растительное сырье с заданными свойствами для импортозамещения в отечественной промышленности
Вызов: Для поддержания темпов роста и развития стратегически важных отраслей экономики России необходимо прибегнуть к частичной или полной замене импортных товаров и сырья отечественной продукцией. Такие шаги позволят повысить независимость и укрепить свои позиции на международной арене. В нефтегазовой, пищевой и фармацевтической промышленностях одним из таких ресурсов является гуаровая камедь – сырье из южной культуры влажного климата – гуара, в текстильной промышленности – натуральное сырье, получаемое из хлопчатника и других прядильных культур.
Решение: Ускоренная селекция пригодных к возделыванию в России сортов гуара для получения камеди высокого качества и сортов хлопчатника для получения природноокрашенного волокна хлопка, необходимого для экологичного производства текстиля с гипоаллергенными свойствами.
9. Интерактивная галерея культурных растений, их вредителей и болезней
Вызов: Глобализация привела к широкому изменению разнообразия растений, используемых в хозяйственной жизни человека, за счет миграции людей и увеличения международных связей. В то же время наблюдается увеличение интереса к местному сортовому богатству культурных растений. При этом возрастает число вредителей и болезней сельскохозяйственных культур. Для производителей и потребителей сельскохозяйственной продукции, ежедневно сталкивающихся с многообразием сортов культурных растений, их вредителями и патогенами, очень важно правильно их идентифицировать. Это возможно при наличии постоянного доступа к интерактивной базе данных, содержащей правильные названия, описания, иллюстрации и интерактивный инструментарий для определения биологических объектов.
Решение: Создание интерактивного атласа видов, сортов культурных растений и их родичей, вредителей и болезней сельскохозяйственных культур.
Вызов: Глобализация привела к широкому изменению разнообразия растений, используемых в хозяйственной жизни человека, за счет миграции людей и увеличения международных связей. В то же время наблюдается увеличение интереса к местному сортовому богатству культурных растений. При этом возрастает число вредителей и болезней сельскохозяйственных культур. Для производителей и потребителей сельскохозяйственной продукции, ежедневно сталкивающихся с многообразием сортов культурных растений, их вредителями и патогенами, очень важно правильно их идентифицировать. Это возможно при наличии постоянного доступа к интерактивной базе данных, содержащей правильные названия, описания, иллюстрации и интерактивный инструментарий для определения биологических объектов.
Решение: Создание интерактивного атласа видов, сортов культурных растений и их родичей, вредителей и болезней сельскохозяйственных культур.