Слово главного редактора журнала.

Применение современных методов оценки генотипического разнообразия селекционного материала весьма эффективно в селекции сельскохозяйственных растений. Интерпретация результатов изучения биохимического состава масла семян образцов коллекции конопли посевной Cannabis sativa L. является одним из важных этапов селекции сортов культуры актуального масличного направления, поскольку конопля обладает уникальным среди масличных культур России набором жирных кислот (ЖК) масла. Исследование закономерностей формирования жирнокислотного состава (ЖКС) масла, факторных нагрузок содержания кислот, в случае сортов масличного направления использования, имеет научную значимость и практическую ценность для решения задач эффективного ускорения современной селекции на повышение качества и биологической активности масла. Применение анализа главных компонент может явиться эффективным инструментом в достижении этой цели. Изучение ЖКС масла семян 25 образцов конопли посевной Cannabis sativa L. коллекции ВИР было проведено во Всероссийском институте генетических ресурсов растений имени Н.И. Вавилова. Образцы конопли среднерусского экотипа, представленные местными, промышленными сортами и селекционным материалом, были выращены на лугово-черноземных почвах в Пензенской области в зоне Среднего Поволжья России с умеренно-континентальным климатом. ЖКС масла семян изучали с помощью газожидкостной хроматографии с масс-спектрометрией на хроматографе Agilent 6850. Полученные результаты обрабатывали с помощью программного обеспечения UniChrom и AMDIS. Высокое содержание омега-3 стеаридониковой ЖК было обнаружено у образцов: к-205, Украина (1,23%); к-168, Россия (0,87%); α-линоленовой: к-168, Россия (0,82%); к-224, ГДР (0,39%); линолевой: к-154, Россия (67,29%); к-360, Россия (66,24%); к-150, Россия (64, 58%); γ-линоленовой: к-88, Россия (2,43%); к-211, ГДР (1,92%). Установлено, что формирование ЖКС масла семян конопли – многофакторный процесс. Главный фактор определил 27,8% изменчивости. Было выявлено наличие положительных и отрицательных факторных нагрузок. Наибольшую факторную нагрузку в дисперсии комплекса признаков ЖКС масла, определяемой главным фактором, несёт линолевая кислота (+0,73). Отрицательные по отношению к этой кислоте нагрузки выявлены для миристиновой (−0,81), лауриновой (−0,78), пальмитолеиновой (−0,72) и олеиновой (−0,72) кислотам. Содержание биологически активной омега-6 диненасыщенной линолевой кислоты отрицательно связано с содержанием омега-9 мононенасыщенной олеиновой, а также с содержанием полиненасыщенных омега-6 γ-линоленовой, омега-3 стеаридониковой и омега-3 α- линоленовой кислот. Полученная информация может быть использована для подбора образцов с оптимальным ЖКС в селекции сортов конопли посевной масличного направления использования.

Фотосинтез – один из главных биологических процессов, обеспечивающий жизнь на планете. Использование знаний о генетическом контроле биосинтеза хлорофиллов поможет повысить продуктивность льна. В работе были изучены гибриды от скрещивания пяти линий дефектных по хлорофильной окраске и пяти – с зеленой окраской растения, различающихся по другим морфологическим признакам.

Установлено наследование четырёх ядерных генов, контролирующих хлорофильную окраску растения. Независимые гены ygp1 (yellow green plant у линии гк-210) и ygp2 (у линии гк-473) – контролируют жёлто-зелёную окраску ювенильного растения (Xanthovirescens). Показано комплементарное взаимодействие этих генов, проявляющееся как жёлтая окраска ювенильного растения. Доказана аллельность ygp2 (у гк-473) и ygp2-2 (у гк-570), но не идентичность, так как мутации получены независимо. Гены zeb1 и zeb2 (оба у линии гк-281), взаимодействуя по типу некумулятивной полимерии, обуславливают повышенную светочувствительность, чередование белых и зелёных полос на листьях (Viridoalbostriata). Эти гены маскируют работу генов ygp1 и ygp2. Впервые в мире у льна установлен материнский тип наследования хлорофильной окраски растения, контролируемой хлоропластным геном ygp3 Носителем этого гена является линия гк-480. Установлено, что линия гк-570, помимо гена ygp2-2, гомозиготна по генам CSB1 (наличие ресничек на ложной перегородке коробочки) и YSED1 (доминантная жёлтосемянность), а линия гк-480, помимо гена ygp3, гомозиготна по генам CSB1 и dlb3 (светло голубой венчик). Доказана аллельность, но не равенство генов dlb3 у линий гк-480 и гк-210. Гены хлорофильной окраски ygp1 и ygp2 перспективны для маркирования сортов. Необходимо их более подробное изучение с целью возможного создания пластичных сортов, способных переносить неблагоприятные условия на ранних стадиях развития.

В связи с изменением климата и индустриализацией сельского хозяйства возрастает роль генетических коллекций. В работе охарактеризована 41 линия льна генетической коллекции ВИР, мутантная по хлорофильной окраске – 5 родительских, созданных на основе мировой коллекции ВИР, и 36 рекомбинантных. 

Создано 36 рекомбинантных линий, гомозиготных по двум и более генам морфологических признаков, а именно с хлорофильной недостаточностью и различиями по антоциановой окраске, форме стебля и наличию ресничек у перегородок коробочек. Антоциановая окраска и другие морфологические признаки контролировались одним или более из 22 выявленных нами генов. Четыре из рекомбинантных линий были также гомозиготными по двум-трем независимым генам хлорофильной окраски.

Установлено, что гены хлорофильной окраски и 22 гена, контролирующих другие морфологические признаки, имеют независимое действие.

Гены ygp1 и ygp2 не оказывают значительного влияния на большинство хозяйственно ценных признаков, кроме раннего зацветания и могут использоваться для маркирования сортов.

Гены s1, YSED1, ysed2 и rs1, определяющие жёлтосемянность необходимы для создания сортов льна пищевого назначения, что делает полученные на их основе 11 линий востребованными для целей селекции.

У льна не известны продукты ни одного из генов хлорофильной окраски, поэтому созданная генетическая коллекция будет востребована для решения этой проблемы.

Актуальность. Абиотические стрессовые факторы окружающей среды такие, как солевой стресс, засуха, окислительный стресс, отрицательно влияют на развитие и урожайность растений. Для борьбы с неблагоприятными условиями окружающей среды у растений сформировался ряд защитных механизмов. MAP-киназы – это протеин-киназы, которые в ответ на внеклеточные стимулы регулируют клеточную активность. Учитывая важную роль МАР-киназ в регуляции биологических процессов, изучение их роли в защитных реакциях растений является актуальной задачей, а полученные данные могут быть использованы при создании стрессоустойчивых сортов. Основная цель проведенного исследования – сравнительный анализ экспрессии генов у образцов коллекции хлопчатника в условиях солевого стресса (NaCl), изучение зависимости между увеличением концентрации соли и изменением уровня транскрипции. В данном исследовании были использованы тринадцать сортов из Азербайджана, девять из Турции, четыре из Узбекистана, четыре из Греции и один из Кыргызстана. Изменение уровня экспрессии гена GhMAPK в образцах изучали с помощью ПЦР-анализа в реальном времени. В результате оценки тридцати одного образца хлопчатника при различных концентрациях солевого (NaCl) стресса в настоящем исследовании были обнаружены существенные различия в уровне экспрессии генов между сортами одного и того же вида. Сорт ‘Наваи-9’ из Узбекистана превосходил по уровню экспрессии гена GhMAPK все сорта как при концентрации соли 100 мМ, так и при концентрации 200 мМ. Среди местных сортов Азербайджана ‘Гянджа-110’, при концентрации соли (100 мМ), и сорт ‘Зафар’ (200 мМ) отличались от других сортов по уровню изменения транскрипции. В группах устойчивых и чувствительных сортов наблюдалось как повышение, так и снижение уровня экспрессии гена GhMAPK. Такое разнообразие в экспрессии гена в ответ на воздействие соли у чувствительных и устойчивых сортов показывает, что механизмы, обеспечивающие солеустойчивость изучаемых сортов, различны.

Абиотические стрессоры являются основными факторами, ограничивающими расширение территории виноградных насаждений. Промышленное виноградарство сконцентрировано на юге России и лимитируется климатическими факторами, которые не позволяют масштабно вести производство в других регионах страны.

В данном обзоре рассмотрены молекулярные механизмы резистентности к низкотемпературному стрессу, а также обсуждается роль основных генов, оказывающих влияние на способность выживать и акклиматизироваться во время критического понижения температуры.

Одним из наиболее изученных путей ответа на холодовой стресс является взаимодействие генов каскада ICE, CBF, COR, однако для более точного понимания требуются дополнительные исследования генов, ответственных за устойчивость к абиотическим факторам среды непосредственно у винограда. На основании анализа факторов транскрипции и связанных с ними генов ответа на низкотемпературный стресс у разных видов растений (арабидопсис, чай, апельсин, голубика и виноград) было идентифицировано четыре основных регулона: 1) CBF/DREB; 2) NAC/ZF-HD; 3) AREB/ABF; 4) MYC/MYB. Функции транскрипционных факторов и родственных им генов изучены у различных видов (арабидопсис, чай, апельсин, черника, виноград). Исследования продемонстрировали функцию гена HOS1, который негативно регулирует работу ICE1 (ключевого гена резистентности). В обзоре рассмотрены ключевые гены кандидаты, включающие защитные механизмы растений в ответ на понижение температуры у однолетних растений: ICE1, HOS1, SIZ1, MPK3, MPK6, семейства генов CBF, COR, RD29A, LTI78, ERD, LEA,  DREB1, ADREB1B, WRKY10, а также у многолетних культур: ICE1, CBF1, HSP70, SUS1, GST, DHN1, BMY5, BHLH102, GR-RBP3, ICE1, GOLS1, GOLS3; CBF; COR27, RD29B, NCED1, ERF105, ZAT10, SAP15, WRKY3, LEA.

До недавнего времени, для винограда ведущим методом получения холодоустойчивых сортов являлась межвидовая гибридизация. Основной донор устойчивости - Vitis amurensis Rupr. В последнее время активно развиваются исследования, направленные на разработку генетических основ устойчивости винограда к низким температурам. Так, проведенный сравнительный анализ транскриптомов двух контрастных по этому признаку видов: V. аmurensis, устойчивого к низким температурам, и V. vinifera L. с низкой холодостойкостью, позволил выявить три дополнительных гена кандидата с повышенной экспрессией в ответ на воздействие низких температур – CBF3, ERF105 и ZAT10. Вместе с тем, для практического применения методов современной ускоренной селекции, необходимо выявить дополнительные ключевые гены, ответственные за устойчивость к низкотемпературному стрессу. В качестве генов-кандидатов выбраны компоненты из каскада последовательно экспрессирующихся генов ICE – CBF – COR (ICE1, ICE2, CBF1, CBF2, CBF3, HOS1).

Род Paeonia L. включает в себя как популярные декоративные, так и лекарственные растения, имеющие богатую историю культивирования и селекции. Селекция является важным процессом увеличения разнообразия ассортимента и получения новых сортов пионов с различными хозяйственно- ценными признаками, такими как: форма и окраска цветков, различные сроки цветения, устойчивость к болезням и абиотическим стрессорам. Основными методами, которые используются в селекции пионов, являются традиционные методы: внутривидовая, межвидовая и межсекционная гибридизация, но такие факторы, как длительный цикл размножения и трудоемкость процесса, ограничивают возможности развития селекционной работы. Использование методов биотехнологии и молекулярной генетики делает процесс селекции более эффективным. Использование ресурсов гермоплазмы и гибридизация позволят ускорить процесс создания новых сортов не только с различными декоративными признаками, но и с высокой адаптивностью к биотическим и абиотическим факторам, а также с устойчивостью к фитопатогенам и болезням. В данном обзоре освещены история отечественной и мировой селекции, пионов, современные направления и методология селекции этой культуры. Приведены сведения о достижениях и ограничениях, которые существуют в области молекулярно-биологического изучения пионов.

Плодовые культуры – незаменимый источник необходимых нутриентов, макро- и микроэлементов, витаминов, органических кислот, антиоксидантов. Сегодня подавляющая часть предложения на рынке плодов обеспечивается зарубежными производителями. Замещение импорта и удовлетворение запроса населения Российской Федерации на потребление плодов силами отечественного агропромышленного комплекса невозможно без расширения географии посевных площадей, в том числе и в зоны рискованного земледелия, что требует выведения морозостойких (холодоустойчивых) сортов плодовых культур. Применение в селекционной работе современных биотехнологических и молекулярно-генетических методов позволит повысить рентабельность плодоводства за счет снижения сроков получения растений с требуемыми признаками и возможности комплексной оценки перспективности генотипов родительских форм.

В обзоре рассмотрены современные данные по генам устойчивости плодовых и ягодных культур к низким температурам, в том числе охарактеризованы гены, кодирующие ключевые рецепторы, сигнальные, эффекторные белки, факторы транскрипции у яблони, груши, персика, ананаса, земляники. Приведены известные механизмы их работы, активации, регуляции, описаны сигнальные каскады.

 Актуальность. Изменение климата на планете требует создания сортов, адаптированных к новым условиям, для чего необходим постоянный поиск источников требуемых признаков, и коллекция хлопчатника ВИР предоставляет неограниченные возможности для селекции. Также жесткие условия северо-запада Астраханской области позволяют выявить потенциальные возможности образцов. Материалы и методы. 25 образцов коллекции хлопчатника ВИР были изучены на северо-западе Астраханской области на базе Прикаспийского аграрного федерального научного центра Российской академии наук (ПАФНЦ РАН) в 2021 году на фоне неблагоприятных погодных условий. Сравнительную оценку по морфологическим и хозяйственно ценным признакам проводили согласно методике ВИР. Сделан факторный анализ по методу главных компонент. Использованы программы Exel 2016 и STATISTICA 7.0. Результаты и обсуждение. В результате изучения были выявлены образцы, превышающие стандарт ‘АС 5’ по урожайности. Китайские образцы показали очень хороший выход волокна и могут служить источниками данного признака, хотя они не слишком скороспелы и отличаются средней коробочкой. Неблагоприятные погодные условия в период формирования волокна не позволили получить волокно очень хорошего качества, но некоторые образцы имели длину 32-33 мм. Эти образцы могут в дальнейшем быть использованы при создании новых сортов. Заключение. Факторный анализ показал, что наименее подходящи для условий Севера Астраханской области американские образцы из-за своей позднеспелости и высокорослости. Среди образцов из других регионов поиск источников перспективен.

В декабре 2023 года ведущий миколог-фитопатолог Российской Федерации, заведующая лабораторией иммунитета растений к болезням Всероссийского научно-исследовательского института защиты растений (ВИЗР), доктор биологических наук, профессор, академик РАН Ольга Сильвестровна Афанасенко отмечает свой юбилей. Основным направлением работ О.С. Афанасенко является комплексное исследование механизмов изменчивости популяций фитопатогенных грибов, расообразовательных процессов и межорганизменной генетики в патосистемах «злаковые культуры − гемибиотрофные патогены». В кооперации с коллегами из Федерального исследовательского центра Всероссийского института генетических ресурсов растений имени Н.И. Вавилова (ВИР), а также из профильных учреждений РФ и зарубежных стран проводятся исследования по идентификации генов устойчивости зерновых культур к наиболее вредоносным патогенам.