Регистрация / Вход
Прислать материал

14.609.21.0099

Аннотация скачать
Постер скачать
Общие сведения
Номер
14.609.21.0099
Тематическое направление
Науки о жизни
Исполнитель проекта
Автономная некоммерческая образовательная организация высшего профессионального образования "Сколковский институт науки и технологий"
Название доклада
Разработка технологии ускоренной селекции масличных культур на основе высокопроизводительных методов генотипирования и молекулярного фенотипирования для обеспечения продовольственной безопасности России
Докладчик
хайтович филипп ефимович
Тезисы доклада
Цели и задачи исследования
Создание научно-технического задела для реализации промышленных программ ускоренной селекции стратегических сельскохозяйственных культур, обладающих улучшенным комплексом показателей хозяйственно-полезных признаков относительно лучших отечественных аналогов, с помощью передовых постгеномных и клеточных технологий для опережающего импортозамещения и обеспечения продовольственной безопасности России.
Актуальность и новизна исследования
В настоящее время в России практически отсутствуют сорта и гибриды, созданные с использованием постгеномных технологий (методы селекции, основанные на использовании молекулярных маркеров) и генетической инженерии. Это приводит к существенному отставанию получаемых в рамках традиционных селекционных программ растений по совокупности хозяйственно-значимых признаков от зарубежных аналогов. В ходе стандартной схемы селекционного процесса, реализуемого селекционными организациями в России, генетические маркеры совсем не используются или используются в крайне ограниченном количестве. Это приводит к существенным экономическим издержкам на отбор ценного в селекционном отношении биологического материала, а также значительно усложняет задачу ведения селекции одновременно по большому числу хозяйственно значимых показателей.
Для решения данной проблемы - преодоления отставания России от ведущих зарубежных стран в области технологий селекции с/х культур, необходимо создание соответствующего научно- технического задела, обеспечивающего не только разработку отечественных промышленных маркер-направленных и геномных технологий селекции, позволяющих вести отбор биоматериала одновременно по широкому набору полезных признаков, но и комплексирование этих передовых технологий с технологиями культивирования зародышей растений и получения дигаплоидов из культуры пыльников.
Описание исследования

Для достижения цели проекта должна быть разработана комплексная технология ускоренной селекции масличных культур и выполнена ее экспериментальная отработка на примере подсолнечника и рапса, которая позволит в кратчайшие сроки получать новые формы подсолнечника, перспективные в отношении совокупности хозяйственно-полезных признаков.
Для разработки данной комплексной технологии современные методы молекулярного фенотипирования и генотипирования должны быть адаптированы для подсолнечника и использованы для подробной характеристики фенотипов и генотипов у широкого спектра его сортов и линий. Результаты молекулярного фенотипирования и генотипирования должны быть зарегистрированы в специализированных базах данных молекулярных фенотипов и генотипов, формат которых должен быть совместим с международными требованиями для дальнейшей коммерциализации разрабатываемой технологии и интеграции данных с зарубежными источниками. Базы данных в дальнейшем будут использоваться для отбора растений с/х культур в процессе селекции. 

На основании полученных данных молекулярных фенотипов и генотипов будут выявлены ассоциации между отдельными признаками (масличность, содержание определенных жирных кислот и другие хозяйственно-полезные признаки) и аллельными вариантами локусов генома и построена математическая модель, описывающая взаимосвязь генотипа и фенотипа подсолнечника. Математическая модель должна быть верифицирована на основании анализа результатов расщепления растений по фенотипу и генотипу в сегрегирующих популяциях. 

На основании выявленных ассоциаций между генотипом и фенотипом должны быть созданы молекулярно-генетические маркеры, позволяющие анализировать сразу много локусов генома и таким образом предсказывать фенотип анализируемых растений. Это даст возможность отбирать нужные растения, не дожидаясь урожая и не занимаясь оценкой его качества. Выявленный набор генетических маркеров, ассоциированных с хозяйственно-полезными признаками этой культуры, должен быть использован в качестве рекомендаций по изготовлению ДНК чипа для генотипирования подсолнечника. 

Должна быть разработана математическая модель взаимодействий фенотип/генотип по признаку качественного и количественного состава жирных кислот в семянке подсолнечника для предсказания фенотипа по генотипу без фенотипирования и выработки схем направленной селекции растений. 

Существующие протоколы культивирования незрелых зародышей должны быть адаптированы к генетической плазме изучаемых в проекте коллекций подсолнечника для ускоренного получения дополнительных генераций селекционно-ценных генотипов.
Должны быть разработаны экспериментальные протоколы культивирования пыльников подсолнечника, которые должны обеспечить получение эмбриогенных (морфогенных) каллусных линий с перспективой регенерации растений. 

Результаты исследования

В  проекте планируется разработка комплексной технологии ускоренной селекции масличных культур и ее отработка на культуре подсолнечника, включая выполнение исследований по следующим направлениям:


- разработка системы генетических маркеров для ускоренного выведения линий полсолнечника, обладающих улучшенными показателями хозяйственно полезных признаков, 

- интеграция в процесс селекции технологии культивирования незрелых зародышей подсолнечника для быстрого размножения селекционно-ценного материала,


- разработка технологии культивирования пыльников подсолнечника для ускоренного получения чистых линий, 

- получение селекционно-ценных экземпляров растений подсолнечника с улучшенными показателями отдельных хозяйственно-полезных признаков.

Решение данных задач обеспечит:
- ускорение не менее чем в 2 раза процесса селекции масличных культур,
- получение большого объема данных о генотипах и фенотипах подсолнечника для достоверной идентификации методами биоинформатического анализа генетических маркеров, ассоциированных с хозяйственно полезными признаками,
- применение концепции анализа многомерных данных (Big Data) для выявления скрытых взаимосвязей между мультимодальными данными и дальнейшего совершенствования селекционных схем,
- разработка прототипа ДНК чипа подсолнечника для повышения эффективности генотипирования и маркер-направленной селекции подсолнечника по комплексу хозяйственно- полезных признаков на 2-3 порядка. 

Практическая значимость исследования
Фактически, в ходе выполнения проекта планируется впервые в России осуществить переход от маркер направленной к геномной селекции, позволяющей эффективно вести селекцию одновременно по широкому набору полезных признаков.