Недавно прошел конкурс на награждение медалями РАН для молодых ученых России по итогам 2019 года. В числе победителей – научный сотрудник ФИЦ ИЦиГ СО РАН (лаборатория молекулярной генетики и цитогенетики растений) к.б.н. Антонина Киселёва. Подробнее о работе, отмеченной наградой – в нашем интервью.
– Антонина Андреевна, расскажите вкратце о той работе, которая принесла Вам победу в конкурсе.
– Это было исследование генетических механизмов, регулирующих сроки колошения мягкой пшеницы. Мягкая пшеница исходно является растением «длинного дня», то есть у нее колошение начинается только в условиях большой продолжительности светового дня, или фотопериода. А в условиях короткого фотопериода сроки колошения сильно задерживаются, что очень негативно сказывается на ее урожайности. Так что, управление сроками колошения пшеницы является важной хозяйственной задачей и это исследование должно обеспечить научный фундамент для ее решения.
– И как Вы решали эту задачу?
– Первая часть исследования была направлена на выявление новых аллелей (примеч. - форм) уже известных генов, влияющих на этот процесс, например, PPD-1 – это ген нечувствительности к фотопериоду. Растения с этим геном начинают цвести достаточно рано, поскольку это у них не связано с длиной светового дня. А вторая часть моей работы была посвящена поиску новых локусов (прим. - местоположения определённых генов на карте хромосомы) и генов из их состава, которые также влияют на сроки колошения пшеницы. Для этого мы использовали интересный генетический материал с интрогрессией (прим. - формой естественной гибридизации) хромосомы дикого предка пшеницы. Нам удалось найти локус на 5Б-хромосоме, очень тесно связанный с этим признаком и предложить свои гены-кандидаты. Ранее, до нас, никто не рассматривал эти гены на предмет участия в определении сроков колошения, так что это была важная новая информация.
Затем мы применили метод РНК-сек, то есть секвенирование не генома, а транскриптома растения, и посмотрели, к чему приводит добавление этой 5Б-хромосомы в плане задержки колошения. И нам удалось выявить метаболические пути, которые вовлечены в эти процессы.
– Можно сказать, что теперь вы понимаете, как работает генетическая составляющая управления сроками колошения?
– Да, полученные результаты позволяют говорить об этом. У нас вышло уже четыре статьи на эту тему, три экспериментальных и одна обзорная.
– А в практической селекции эти результаты как-то задействуются или это пока работа на перспективу?
– Кроме статей, мы написали патент, описывающий взаимодействие уже известных генов, влияющих на сроки колошения и механизм создания генетических линий мягкой пшеницы с ускоренным колошением. То есть, селекционеры уже могут использовать наши результаты в своей практической работе над новыми сортами.
– А можно, при необходимости, наоборот, увеличивать сроки колошения?
– Без проблем. Правда этот вопрос выходит за рамки той работы и касается проектов, над которыми мы работаем сейчас. В частности, работающая под моим руководством студентка Алина Бережная в рамках своей бакалаврской работы выявила и описала два новых аллеля гена FT-1, которые, скорее всего, как раз задерживают колошение, особенно в условиях короткого фотопериода. В общем, в зависимости от регионов и условий, в которых пшеница будет выращиваться, можно сокращать или продлевать сроки ее колошения.
– Ваши исследования как-то опирались на многолетний проект по секвенированию генома пшеницы, в котором участвовал ИЦиГ?
– Конечно, он стал большим подспорьем, выявление новых генов-кандидатов без этого стало бы невозможным. И одна из статей по проблеме колошения вошла в отчет по работе в составе консорциума, который занимался секвенированием генома пшеницы.
– Расскажите, над чем планируете работать дальше?
– Мы диверсифицируем свою работу (смеется). Работа по поиску новых аллелей генов, управляющих сроками колошения, будет продолжаться. Что интересно, последние находки мы сделали, изучая отечественные сорта пшеницы. Вообще, коллекции отечественных сортов пшеницы довольно плохо изучены, это, своего рода «рог изобилия», где можно найти много потенциальных доноров для создания новых линий. Поэтому мы изучаем их не только с точки зрения сроков колошения. Например, один из моих новых проектов, поддержанный грантом РФФИ посвящен изучению генетических механизмов сроков созревания. Это уже следующий этап в развитии растения. Этот признак у пшеницы еще плохо изучен, пока нет вообще известных генов, вовлеченных в его реализацию. Но с точки зрения селекции он очень важен.
– А возможно, пусть в дальней перспективе, появление специальной программы для селекционера, когда он вводит нужные ему признаки у создаваемого сорта (сроки созревания, колошения и прочее), а компьютер выдает набор генов, необходимых для обеспечения этих параметров?
– Какая-то база данных, безусловно, нужна и мы думаем о ее создании, но о сроках ее создания говорить пока что рано. Конечно, такой базе придется учитывать очень много факторов, иногда совсем неочевидных, и это, пожалуй, самое сложное в ее создании.