Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка регламента детекции и маркирования новых генов комплексной устойчивости к грибным патогенам пшеницы на основе геномного секвенирования

Докладчик: Салина Елена Артемовна

Должность: руководитель лаборатории, профессор, д.б.н.

Цель проекта:
Целью исследования является разработка молекулярных маркеров для проведения маркер-опосредованной селекции по генам, определяющим хозяйственно-ценные признаки, и для высокопроизводительного генотипирования культивируемых видов пшеницы. Выявление генов устойчивости к грибным заболеваниям по данным секвенирования ВАС-клонов пшеницы из ген-обогащенных районов индивидуальных хромосом.

Основные планируемые результаты проекта:
В ходе проведения исследований будут получены следующие основные результаты:
1. Промежуточные и заключительный отчеты о ПНИ, содержащие:
а) анализ научно-технической литературы, нормативно-технической документации и других материалов, относящихся к разрабатываемой теме; б) обоснование выбора направления исследований;
в) теоретические результаты исследований;
г) результаты экспериментальных исследований;
д) результаты анализа данных экспериментальных исследований;
2. Методика идентификации генов устойчивости к комплексу грибных заболеваний на основе биоинформатических и молекулярно-генетических подходов, в том числе на основе RGA-профайлинга.
3. Перечень ДНК маркеров SSR и ISBP для высокопроизводительного генотипирования пшеницы.
4. Перечень ДНК маркеров SSR и на основе SNP для проведения маркер-опосредованной селекции пшеницы.
5. Лабораторная методика генотипирования растений с использованием молекулярных маркеров для генов, определяющих устойчивость к комплексу грибных заболеваний.
6.Методические рекомендации по использованию маркеров для создания и отбора устойчивых к фитопатогенам линий пшеницы.
7 Отчет о патентных исследованиях, оформленный в соответствии с ГОСТ 15.011-96.
8 Технические требования и предложения по разработке, производству и эксплуатации продукции с учетом технологических возможностей и особенностей индустриального партнера - организации реального сектора экономики.
9 Проект технического задания на проведение ОКР по теме: «Использование маркер-ориентированного отбора для создания селекционных линий пшеницы с комплексной устойчивостью к грибным заболеваниям»

Для получения заявленных результатов будут проведены следующие этапы работы:
1. Секвенирование генома пшеницы, а именно контигов ВАС-клонов, сцепленных с участками хромосом, насыщенных генами устойчивости к грибным патогенам, на платформе Ion Torrent (Life Technologies) и методом параллельного пиросеквенирования (на 454/GS FLX, Roche).
2. Проведения секвенирования концевых участков BAC клонов входящих в контиги по Сэнгеру.
3. Использование современного программного обеспечения (MIRA и др.) для сборки секвенированных последовательностей ДНК в протяженные контиги.
4. Разработка высокопроизводительных маркеров (SNP, ISBP, SSR) по данным секвенирования.
5. Выявление потенциальных генов устойчивости к комплексу грибных заболеваний путем аннотирование последовательностей с использование программы BLASTX базы данных UniProt, и/или путем поиска известных функционально-значимых доменов для генов устойчивости к заболеваниям.
6. Выявление потенциальных генов устойчивости к комплексу грибных заболеваний методом RGA-профайлинга.
7. Характеристика экзон-интронной структуры потенциальных генов, подбор маркеров к первичной структуре генов.
8. Верификация маркеров с использованием делеционных/замещенных линий пшеницы или линий и сортов контрастных по проявлению устойчивости к комплексу грибных заболеваний.
9. Создание банка данных по первичной структуре генов устойчивости к грибным заболеваниям и маркерам к ним.
10. Создание банка данных по маркерам для высокопроизводительного секвенирования.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
Основная область применения результатов - это сельскохозяйственные науки.
1. Выявленные маркеры будут использованы для разработки и внедрения в сельскохозяйственное производство методов маркер-контролируемой селекции и геномной селекции. Ожидается, что внедрение новых методов позволит сократить сроки создания высокоурожайных сортов, устойчивых к заболеваниям.
2. Новые гены устойчивости и маркеры к ним будут использованы для создания селекционных линий пшеницы с комплексной устойчивостью к грибным заболеваниям. Ожидается, что расширение спектра генов устойчивости в сортах будет способствовать более эффективной биологической защите сортов пшеницы от вариаций в видовом и расовом составе грибных патогенов.
3. Разработанные тест-системы для идентификации генов устойчивости к патогенам могут быть использованы для мониторинга распространения заболеваний у пшеницы соотвествующими службами, а также для оценки генетического потенциала устойчивости у сортов российского происхождения в частных и государственных компаний/учреждений.

Текущие результаты проекта:
1. Проведен анализ научной литературы по локализации генов комплексной устойчивости у пшеницы и ее гибридов и по подходам, позволяющим проводить анализ структурной организации генов устойчивости.
2. Проведены патентные исследования по ГОСТ 15.011-96 по теме исследования. Дана оценка технического уровня и тенденций развития объекта исследования - детекции и маркирования новых генов комплексной устойчивости к грибным патогенам пшеницы на основе геномного секвенирования.
3. Разработан план исследований, включающий методы, средства и подходы к решению поставленных задач.
4. Проведен скрининг ВАС-библиотеки хромосомы 5В пшеницы (43776 ВАС-клонов), выполнена разбивка клонов по 277 контигам, большая часть из которых объединяется в 16 суперконтигов, определена локализация их на хромосомы.
5. Проведено троекратное выделение ДНК из 286 ВАС-клонов из 5 суперконтигов.
6. Выполнено секвенирование 250 ВАС-клонов (первая партия).
7. Проведена апробация метода RGA-профайлинга, на 11 линиях пшеницы.
8. Проведено тестирование 150 линий с комплекной устойчивостью к грибным заболеваниям с использованием молекулярных маркеров, из литературных источников.

1.9. Проведено материально-техническое обеспечение выполнения работ этапа.
1.10. Выполнены работы по подготовке и проверке комплектующих тест-систем