Алтайский Краевой Инновационный Банк Данных
Министерство экономического развития Алтайского края
Управление инновационного развития и кластерной политики 
Алтайский Центр
Кластерного Развития
Инновации

Реконструкция генома вишни степной для формирования гексаплоидного сибирского генофонда в целях создания сортов нового поколения

Отношение к критическим технологиям:
Клеточные технологии


Контактная информация

Название организации
ГНУ НИИСС Россельхозакадемии


ФИО руководителя организации


Юридический адрес
656045, Барнаул, Змеиногорский тракт, 49


Почтовый адрес
656045, Барнаул, Змеиногорский тракт, 49


ФИО руководителя проекта:
Мочалова Ольга Владимировна


Аннотация проекта

Постановка и описание научной или научно-технической проблемы, решаемой в рамках Проекта
Фундаментальные исследования в области сельскохозяйственной биотехнологии и селекции направлены на реконструкцию генома вишни степной – основного вида для природно-климатических условий Сибири, с целью создания первых в мире гексаплоидных сортов вишни нового поколения. Планируемые в 2013-2014 гг. методические разработки по получению полиплоидов вишни степной на искусственной питательной среде и по использованию эмбриокультуры in vitro предназначены для совершенствования селекционного процесса. Они позволяют массовое создание принципиально новых полигеномных (включающих ценные признаки редких восточно-азиатских видов) генетических источников для последующих скрещиваний и отбора высокоадаптивных и урожайных отборных и элитных форм вишни степной с плодами высокого качества.


Современное состояние исследований в данной области науки, сравнение ожидаемых результатов с мировым
Современный сибирский тетраплоидный генофонд вишни на уровне отборных, элитных форм и сортов создан с использованием ограниченного количества видов вишни (не более трех), которые не имеют генетической устойчивости к грибным заболеваниям. На фоне ухудшения экологических факторов и изменения климата этот генофонд устарел и не отвечает современным требованиям производства плодов и продуктов переработки. Привлечение в скрещивания в качестве генетических источников устойчивости к биотическим и абиотическим факторам редких китайских и японских видов вишни (остролистной, седоватой и надрезанной) позволит решить существующую задачу и имеет значительную новизну. Единичные бесплодные триплоидные гибриды такого происхождения имеются лишь в Центральном сибирском ботаническом саду СО РАН (г. Новосибирск) и на Крымской опытной селекционной станции (г. Крымск). Для полиплоидов, созданных на основе аллополиплоидии, свойственна повышенная адаптационная пластичность в сочетании с высокой фертильностью репродуктивных процессов. Повышается возможность отбора крупноплодных, разнообразных по комплексу признаков форм. Высокая степень урожайности нового генетического материала (6-8 т/га) может быть результатом стабилизирующего отбора уже на уровне третьего-четвертого поколений.


Новизна подхода в решении обозначенной проблемы
Для восстановления фертильности отдаленных гибридов и создания высокоурожайных сортов необходим перевод всей культуры вишни на гексаплоидный уровень. Это абсолютно новое направление позволит значительно расширить границы формообразующего процесса, создать возможности для интрогрессий (новообразований), гетерозиса, апомиксиса и появления других полезных признаков. Разработка метода полиплоидизации in vivo и in vitrо, также как и гаметного отбора, для генетической реконструкции генома вишни степной и получения устойчивых гексаплоидных сортов с плодами хорошего вкуса и богатого биохимического состава не имеет аналогов в мире. Метод эмбриокультуры in vitro в целом разработан для гибридов, созданных на основе не зимостойкого генома европейской вишни обыкновенной. Однако этот метод нуждается в оптимизации условий культивирования для гибридов, созданных на основе генома сибирской вишни степной. Формирование заявленного гексаплоидного гибридного генофонда вишни степной, включающего отборные и элитные формы, для условий Сибири имеет мировую новизну.


Описание области применения результатов научно-исследовательской работы
Ускорение селекционного процесса на 2-3- года, ускорение внедрения научных разработок и сортов вишни нового поколения в производство, повышение рентабельности промышленного производства плодов и продуктов переработки вишни степной


Имеющийся у коллектива научный задел по предлагаемому проекту, полученные ранее результаты, разработ
В настоящее время в коллекции института находится уже более 20-ти гибридных гексаплоидов вишни степной. В их числе 7 отборных и 1 элитная формы. Требуется их первичное и конкурсное сортоиспытание. В настоящее время исходный генофонд отдаленных гибридов для получения полиплоидов через направленные скрещивания и через культуру in vitro составляет 14 генотипов, находящихся в полевых условиях, и 10 генотипов, введенных в культуру in vitro. В результате проведенного в 2005-2012 гг. гаметного отбора по репродуктивным показателям половой сферы выделено 18 источников для направленных гетероплоидных скрещиваний. На базе лаборатории биотехнологии и цитологии ГНУ НИИСС Россельхозакадемии в 2007-2010 гг. разработана технология клонального микроразмножения алтайских генотипов вишни и микровишни. Защищена кандидатская диссертация (Плаксина, 2007). В 2011 г. проведено два патентных поиска: по эмбриокультуре и методам полиплоидизации садовых растений в условиях in vitro в целях более эффективного планирования НИР. В 2012 г. получены предварительные экспериментальные данные по выбору типов эксплантов, методики их стерилизации, составу питательной среды на разных этапах культивирования в условиях in vitro, концентрации и экспозиции действия полиплоидогенного вещества трифлуралина на гибридные микрорастения (Гусев Д.А., 2012). Получены также первые экспериментальные данные по срокам вычленения зрелых и незрелых гибридных зародышей вишни и составу питательной среды на этапе введения их в культуру in vitro.


Перечень основных публикаций и публичных выступлений, в которых отражены достигнутые результаты научно-исследовательских работ по проекту
-


Перечень международных, федеральных, региональных и муниципальных конкурсов, в которых проект был признан победителем
-


Текущая стадия разработки проекта
Научно-исследовательская работа


Патентная чистота научно-технического задела, его защищенность
Планируется подача заявки на патент


Тип научно-исследовательской работы
Поисковые проблемно-ориентированные исследования


Описание основных ожидаемых научных результатов
В качестве конечного результата будут представлены новые оригинальные методические разработки в области биотехнологии и селекции культуры вишни степной – основного, адаптированного для климатических условий Сибири вида. В конце 2013 г. будет отобран генетически сложный селекционный материал (межвидовые гибриды, отборные и элитные формы) для последующего их сортоизучения и использования в опытах по биотехнологии, получены экспериментальные данные и методические обобщения по использованию методов полиплоидизации и эмбриокультуры in vitro, направленные на реконструкцию генома вишни степной. В конце 2014 г. будут представлены методические рекомендации по указанной тематике, сформирован генетически принципиально новый гексаплоидный генофонд вишни степной.


Ожидаемая научная, научно-техническая продукция
- новые оригинальные методические разработки в области биотехнологии и селекции культуры вишни степной; - новый генетически сложный селекционный материал (межвидовые гибриды, отборные и элитные формы) для последующего сортоизучения и использования в опытах по биотехнологии;


Срок реализации Проекта (месяцев)
24


Необходимый объем финансирования (тыс. руб.)
940


Ключевые слова

Биология / биотехнология, Исследования генома, Клеточная и молекулярная биология, Садоводство, Сельскохозяйственная техника /технология, Тесты и испытания in vitro


Графические, презентационные, текстовые и иные материалы к проекту

-