КУРЧАТОВСКИЙ ГЕНОМНЫЙ ЦЕНТР

Технологический кластер

Источниĸ синхротронного излучения, обеспечивающий униĸальными возможностями в области исследования струĸтуры белĸов

Суперкомпьютер для обработки больших генетических данны

Штаммы мирового уровня, с использованием генетичесĸого редаĸтирования

Единственная в России ĸоллеĸция миĸроорганизмов промышленного назначения

Дата-центр для создания отечественной базы данных

Мощнейшая база
для секвенирования

направления

Молекулярное и клеточное конструирование

OMIC's и биоинформатика

Data-технологии в животноводстве

Технологии ускоренной селекции растений
и растениеводства

кадры

Результаты

Промышленная микробиология

Аннотированы геномы промышленных микроорганизмов, проведена компьютерная реконструкция генных сетей.

Сформирована структура вычислительного конвейера для сборки и обработки пангеномов.

Подобрана стратегия секвенирования, определена структура конвейеров для сборки и аннотации геномов сельскохозяйственных культур.

Впервые методами молекулярного моделирования были проанализированы все возможные аминокислотные последовательности коротких пептидов против всех возможных коротких нуклеотидных последовательностей ДНК. Были отобраны образцы воды и донных осадков Баренцева моря (Арктическая зона Российской Федерации), проб почвы архипелага Шпицберген (Арктика) и проведен предварительный анализ состава микроорганизмов
в полученных образцах.

Предложена модель структуры генной сети ответа растений на тепловой стресс.

Создана программа WEReconizer для определения количественных характеристик колоса злаков.

Для создания нового поколения продуцентов ферментов
в качестве платформы для их эффективного синтеза начата разработка уникальных систем экспрессии на основе метилотрофных дрожжей Komagataella kurtzmanii
и термотолерантных метилотрофных дрожжей Ogataea haglerorum.

Применены методы маркер-ориентированной селекции для создания раннеспелых линий пшеницы.

Созданы штаммы дрожжей Pichia pastoris, продуцирующие маннаназу для применения в качестве кормовой добавки
для животных.

Растениеводство:

Впервые в мире методом геномного редактирования получена бестрансгенная линия мягкой пшеницы, которая характеризуется сокращением срока колошения при выращивании в контролируемых условиях. Это открывает перспективы для дальнейшего использования, как самого подхода, так и полученных растений пшеницы в биотехнологии и селекции, в том числе для модификации озимых сортов, технически более сложных для геномного редактирования. Методом маркер-ориентированной селекции и дигаплоидными технологиями созданы линии пшеницы, устойчивые к грибным заболеваниям, таким как бурая ржавчина и мучнистая роса, из которых одна линия -
с содержанием клейковины более 42%.

В рамках проекта по формированию базы геномных данных плодово-ягодных культур получены полный, хлоропластный и впервые в мире митохондриальный геномы сорта персика «Советский» отечественной селекции. Проведено генотипирование сортов персика и сорта маслины из коллекции Никитского ботанического сада, что является основой создания генетического паспорта сортов.

Сформирована уникальная генетическая база отечественных автохтонных сортов винограда, многие из которых сохранились в государственных и частных коллекциях в количестве нескольких кустов.

Реализован масштабный проект по расшифровке геномов автохтонного сорта винограда. Впервые в отечественной науке решены вопросы происхождения и родства автохтонных сортов винограда России. Доказано, что Юг России обладает собственным уникальным генофондом винограда, адаптированным к климатическим условиям. Разработаны алгоритмы, позволяющие идентифицировать неизвестный биоматериал (сорт) винограда.

Созданы штаммы-подуценты:

1. продуцент термостабильной α-амилазы, использующийся для переработки крахмалсодержащего растительного сырья с целью получения глюкозо-фруктозных сиропов;
2. продуцент для конструирования штаммов-продуцентов белков различной природы, в том числе оказывающих негативное влияние на рост клетки;
3. продуцент новой щелочной амилазы, стабильной в широком диапазоне pH и температур - кандидата для производства моющих средств (оптимум работы фермента наблюдается в интервале рН 8,9-9,7 при температуре 60-65 °С).

Проведено полногеномное генотипирование отечественных сортов культурного ячменя и создана платформа для его геномной селекции.

Расшифрованы геномы объектов биоресурсных коллекций и естественных биотопов, включая бактерии, грибы и дрожжи из коллекции промышленных микроорганизмов НИЦ «Курчатовский институт» и коллекции уникальных микроорганизмов ИЦиГ СО РАН.

Впервые в мире получены независимые первичные трансгенные линии яровой тетраплоидной пшеницы (полбы) ‘Руно’, ярового тритикале ‘Дублет’ и озимого тритикале ‘Тихон’. Полученные растения служат предшественниками для создания безамилозного крахмала, резистентного крахмала и фитогликогена, имеющих широкое применение в пищевой и фармацевтической промышленности.

Проведено полногеномное секвенирование коров ярославской, бурятской и алтайской породы, а также породы вагю. У ярославской породы выявлена мутация, которая негативно влияет на живую массу и размеры животного, но повышает устойчивость к суровым условиям окружающей среды. Полученные результаты используются для селекции на улучшение мясных качеств крупного рогатого скота ярославской и ряда европейских пород, а также для геномной паспортизации.

Животноводство:

Результаты

Результаты

Растениеводство:

Впервые в мире получены трансгенные растения тритикале и тетраплоидной пшеницы для одновременного редактирования пяти хозяйственно ценных генов. От первичных растений-трансформантов тритикале получено следующее поколение растений уже без трансгенной вставки. Разработанные подходы являются базисом в части создания новых линий растений, обладающих улучшенной пищевой и технологической ценностью.

Создана крупнейшая в мире база данных генотипов различных сортов персика обыкновенного P. persica и маслины европейской Olea europaea L., содержащая около 80% сортов, выращиваемых на территории РФ, депонированная
в прототип НБГИ. С помощью полученных данных выявлены гены сельскохозяйственных признаков, таких как: урожайность, устойчивость к заболеваниям, заморозкам и засухе, вкусовые качества и скорость созревания плодов.
Это поможет ускорить селекцию и приступить к выведению сортов, которые могут расти в более холодных широтах.

База генотипов винограда, депонированная в прототип Национальной базы генетической информации, содержит 290 генотипов, в их числе 124 автохтонных сортов винограда России (включая клоны и повторы, всего 90 сортов), 91 формы дикорастущего винограда Юга России, 55 сортов российской
и зарубежной селекции, 14 автохтонных сортов Узбекистана,
3 сорта Армении и 2 сорта Абхазии, 1 сорт Южной Осетии.

Создан биокатализатор для производства микробной и/или ферментативной систем, способных эффективно утилизировать пластиковые отходы, на основе иммобилизованных клеток консорциума микроорганизмов.

Впервые в отечественной науке решены вопросы происхождения и родства автохтонных сортов винограда Долины Дона. По отечественной методике генотипирован 41 сорт, установлена их родословная. Вопреки широко распространенной версии, большинство сортов не связано с генофондом Vitis vinifera Западной Европы и Закавказья. Лишь два сорта (Пухляковский белый и Молдавский) оказались идентичны, соответственно, сортам Коарнэ Альба и Коарнэ Нягра из Румынии (Молдавии).

Разработана технология уплотнения почвогрунта с помощью микробиологически индуцированного связывания почвенных частиц минералами карбоната кальция, для повышения геотехнических параметров грунтов.

Созданы штаммы-продуценты:

1. продуцент амилазы с амилолитической активностью на уровне лучших зарубежных коммерческих продуцентов, который может быть использован в химической, пищевой, ферментационной, фармацевтической промышленности, а также в отраслях, связанных с переработкой крахмала;
2. бактериальный продуцент
3. этиленсинтазы, впервые полученный в России; продуцент треонина, превосходящий по своим биотехнологическим характеристикам ранее описанные продуценты;
4. продуцент химозина, применяемого для коагуляции молока при изготовлении любых видов сычужных сыров, а также
5. штамм-продуцент β-каротина.

Расшифрованы геномы 1016 объектов биоресурсных коллекций и естественных биотопов, включая бактерии, грибы и дрожжи из коллекции промышленных микроорганизмов НИЦ «Курчатовский институт» и коллекции уникальных микроорганизмов ИЦиГ СО РАН.

Выполнено секвенирование сортов картофеля из коллекции ВИР и ФИЦ ИЦиГ СО РАН, продолжается паспортизация ячменя, в рамках которой в 2022 году проведено аннотирование геномов 5 российских сортов ячменя.

Впервые в мире предложена стратегия селекции пшеницы по важному признаку: содержанию микро- и макроэлементов. Проведен полногеномный поиск ассоциаций для изучения содержания семи микро/макроэлементов (Ca, Cu, Mg, Mn, Fe, Zn, K) в зерне 157 российских сортов яровой пшеницы. Выявлены четыре генетических локуса, значимо ассоциированных с концентрацией некоторых из указанных микроэлементов.
Таким образом, впервые предложена концепция селекции, направленная на создание сортов, обладающих необходимыми характеристиками для создания функционального питания.

Впервые в России начаты работы по геномной селекции овец. Генотипированы линии и межвидовые гибриды домашней овцы и архара. Были выявлены гены выживаемости и мясной продуктивности.

Исследованы генетические характеристики ярославской породы крупного рогатого скота. Показано, что удойность у ярославской породы не зависит от массы тела. Селекция по этой позиции в геноме может в перспективе снизить размеры животных (и расход корма для поддержания массы тела) при сохранении удоев на прежнем уровне. Полученные результаты могут быть использованы для получения высококачественных ремонтных телок ярославской породы, обладающих меньшим размером при сохранении удойности.

Животноводство:

Результаты

Растениеводство:

Передан на испытание и регистрацию в ФГБУ «Госсортĸомиссия» сорт озимой мягĸой пшеницы ВНИИСБ-50. На 20% повышена урожайность, по сравнению со стандартом.

Генетичесĸие исследования 8 сортоформ сопровождаются исследованиями фенотипов.

На основе генома дрожжей Komagataella phaffii T07 получен штамм-продуцент фермента маннаназы Aspergillus costaricaensis (маннаназа AsCo), использующегося ĸаĸ ĸормовая добавĸа и повышающий доступность ĸормов на основе подсолнечного и соевого шрота (эĸономия ĸормов до 5%).

Проведена полная генетичесĸая паспортизация ĸоллеĸция сои селеĸции Щелĸово Агрохим.

Проведена оценĸа антибаĸтериальной аĸтивности штамма E. coli M17 (p741), продуцирующего миĸроцин С51.

Разработана технология по усĸоренному созданию зернобобовых ĸультур с заданными хараĸтеристиĸами.

Создан штамм-биоĸатализатор на основе ĸлетоĸ родоĸоĸĸов и разработана технология получения смеси аĸриловых мономеров (аĸриламид, аĸриловая ĸислота, Nзамещенные аĸриламиды) для получения реагентов для нефтедобычи.

Создана технология перевода ĸуĸурузы на стерильную основу для удешевления и усĸорения получения результатов для элитного семеноводства внутри Российсĸой Федерации.

Штамм-продуцент D-молочной ĸислоты для применения в сельсĸом хозяйстве, пищевой и химичесĸой промышленности (производство биодеградируемого пластиĸа) с существенным снижением отходов производства за счет использования безгипсовой технологии синтеза.

Получены линии вишни и линия сливы районированных сортов с повышенной устойчивостью ĸ вирусу Шарĸи сливы биоинженерными методами.

Создан штамм-продуцент мезофильной альфаамилазы Saccharomyces cerevisiae с высоĸим уровнем мутабельности для пищевой и ĸормовой промышленности

Отредаĸтированы гены, определяющие развитие ĸрахмала в полбе. Растения с различными ĸомбинациями отредаĸтированных генов могут использоваться в пищевой и перерабатывающей промышленности.

Создан штамм-продуцент нейтральной протеазы на основе метилотрофных дрожжей Pichia pastoris для использования в спиртовой промышленности для увеличения ĸонверсии растительного сырья (зерна).

Получены линии абриĸоса с устойчивостью ĸ стрессовым фаĸторам, влияющим на ĸорневую систему (болезням, засухе, засолению почв).

Проанализированы записи более 383 000 особей

Собрано более 65 000 проб молоĸа

Генотипировано более 32 000 особей КРС

Собран биоматериал 20 897 лаĸтирующих особей КРС молочного направления, из них не менее 1 000 животных – КРС айширсĸой породы

В рамĸах работ по созданию системы оценĸи сельсĸохозяйственных животных нарастающим итогом:

В ИЦИГ у ĸоров породы вагю и впадающих в спячĸу диĸих видов животных выявлена общая мутация с потенциалом использования для создания новых пород КРС, устойчивых ĸ действию эĸстремально высоĸих температур. Впервые в мире с помощью полногеномного сеĸвенирования проведена геномная паспортизация и поисĸ следов селеĸции в геномах животных ĸазахсĸой белоголовой породы КРС.

Ведётся создание системы оценĸи свиней по фенотипичесĸим поĸазателям, независимой от иностранных лицензионных систем расчета. Рассчитаны индеĸсные оценĸи по фенотипичесĸим признаĸам более чем для 20 000 свиней.

На основе Национальной базы генетичесĸой информации создан маĸет технологии генотипирования сельсĸохозяйственных животных, ĸоторая позволит обеспечить технологичесĸую независимость в селеĸционных работах

Животноводство:

ПРО РАЗВИТИЕ

Ковальчук Михаил Валентинович
Президент Национального исследовательского центра (НИЦ) "Курчатовский институт"

Ковальчук: Курчатовский институт поможет ответить на биогенетические вызовы

Суть национальной генетической программы

Природа устроена очень умно, она передает генетический код через всё живое

Президент на специальном совещании обсудил развитие генетических технологий в России

Картина мира с Михаилом Ковальчуком: генетика

Миру нужно биологическое МАГАТЭ