ФЛАГМАНЫ

Оценка племенной ценности животных по фентипическим данным

В Геномном центре НИЦ "Курчатовский институт" работают программы полного цикла по разработке методологии оценки племенной ценности животных и расчета индексных оценок для реализации селекционных программ исходя из потребностей Заказчика. На основании данных по фенотипическим признакам животных мы составляем рекомендации по сбору и стандартизации информации, необходимой для качественного ведения селекционных работ, производим анализ экономического потенциала различных хозяйственно-полезных признаков животных, рассчитываем оценки племенной ценности, выявляя генетический потенциал каждого животного в отношении интересующих признаков и составляем общую индексную оценку на основании фенотипических и экономических данных для того, чтобы селекционер имел возможность принимать решение по дальнейшему развитию популяции максимально легко и эффективно.

На сайте 02.02.2024

Плазмида для редактирования гена VRN-A1 мягкой пшеницы (Triticum aestivum L.)

Получение скороспелых сортов, без снижения при этом урожайности – это одно из основных направлений в селекции зерновых и один из ключевых способов нивелирования влияния неблагоприятных факторов окружающей среды. А, если речь идёт об главной продовольственной культуре в стране – мягкой пшенице, то это ещё и дело обеспечения продовольственной безопасности. Основываясь на этом, КГЦ была разработана Cas9 опостредованная технология редактирования гена VRN-A1, играющего важную роль в регуляции колошения у пшеницы, и впервые в РФ проведено генетическое редактирование мягкой пшеницы.

Целью геномного редактирования являлось получение новых нуклеотидных изменений в консервативной промоторной области гена яровизации VRN-A1. Наличие мутаций в этой области изменяет функциональную активность гена и ускоряет время колошения. При этом важно, что вносимые изменения в ген VRN-A1 никак не отражается на других агрономически важных признаках пшеницы. Это позволяет проводить точечные манипуляции с конкретным геном, не изменяя весь генотип в целом.

На сайте 02.02.2024

Растения тритикале с заданными свойствами (Плазмида для мультигенного редактирования тритикале)

Мультигенное редактирование, т.е. редактирование сразу нескольких генов – крайне проблематичный процесс, особенно у растений с сложным геномом. При этом, на практике, чтобы получить растение с интересующими нас свойствами часто нужно выключить (нокаутировать) именно несколько генов, вовлечённых в формирование одного признака или свойства (мультигенные признаки).

Решение этой проблемы предложили сотрудники КГЦ, разработав технологию мультигенного редактирования генов тритикале – искусственно созданной зерновой культуры, полученной через скрещивание пшеницы и ржи. Для демонстрации возможностей новой технологии у тритикале были впервые в мире одновременно выключены сразу четыре гена синтеза крахмала: GBSSI, SSIIa, ISAI и RSR1. В результате, выделенный из зерна таких растений крахмал обладал принципиально новыми свойствами: он имел большую питательную ценность, легче усваивался и тд. Интересно, что при редактировании были выключены как гены из пшеничного, так и из ржаного геномов. В перспективе, применение подобной технологии позволит получать генотипы растений с заданными свойствами, не существующими в природных условиях.

На сайте 02.02.2024

Картофель, устойчивый к альтернариозу и фитофторозу (Плазмида для нокаута гена EDR1 картофеля)

Снижение урожайности картофеля от инфекционных заболеваний составляет около 15-30% от ожидаемого урожая и является основной причиной потерь урожая. от инфекционных болезней. Средства борьбы с этой проблемой разнообразны, но наиболее эффективным и экологически безопасным считается получение устойчивых сортов картофеля. Ускорить создание подобных сортов можно за счёт применения разработанной КГЦ технологии редактирования гена EDR1. В естественных условиях EDR1 кодирует ингибитор, синтеза гормона иммунного ответа – салициловой кислоты и тем самым ограничивает иммунитет растения к альтернариозу и фитофторозу. Редактирование гена позволило создать нефункциональные варианты EDR1 и как следствие снять запрет на защитную реакцию.

Уникальность данной технологии заключается в её высокой эффективности – получить нефункциональные копии всех четырёх генов у картофеля крайне сложно.

На сайте 02.02.2024

Одновременное нанопорное секвенирование хозяйственно-ценных генов твёрдой пшеницы

Изучение генетической природы признаков невозможно без знания нуклеотидной последовательности определяющих их генов. В науке для этих целей используют метод секвенирования и различные его вариации. Одной из таких «вариаций» выступает нанопоровое секвенирование, при котором длинная молекула ДНК пропускается через специальную белковую пору. Основной проблемой здесь выступает высокая цена секвенирования отдельного генотипа, поэтому многие учёные активно ищут способ удешевить этот процесс. Этими же идеями вдохновлялись сотрудники КГЦ при разработке технологии одновременного Cas9-опосредованного нанопорового секвенирования хозяйственно-ценных генов твердой пшеницы. В результате проведённой работы сотрудниками КГЦ была выделена геномная ДНК высокого качества и определена последовательность генов запасных белков (GluBx, GluAx и GluBy), генов чувствительности к фотопериоду (VRN, Ppd-1, MFT), и генов клейковины и содержания каротиноидов (PSY, ZDS, Lpx). Созданный КГЦ инструмент может быть успешно использован при подборе пар в селекционных скрещиваниях, при секвенировании больших коллекций при поиске новых аллелей (вариантов гена), а также для геномного редактирования во время предварительного и постредакционного скрининга.

На сайте 02.02.2024

Генетическое сопровождение селекции

Применение генетических технологий в селекции обеспечивает ускорение селекционного процесса на 2-3 года и позволяет значительно экономить денежные средства. Так, в тесной кооперации с ведущими селекционными учреждениями страны КГЦ была разработана технология сопровождения селекции, основанная на применении целого комплекса различных методик. Конечной целью выступает создание наиболее полной картины генома и фенотипа растений и установление взаимосвязи между отдельными вариантами гена и конкретным проявлением признака. В практическом плане это выражается в установлении различий между отдельными генотипами растений – генотипировании, в нашем случае на основе однонуклеотидных полиморфизмов (SNP-генотипировании) и разработке и применении генетических маркеров – коротких последовательностей ДНК, связанных с признаком. На основании результатов генотипирования и маркирования составляются аллельные карты. Другим элементом технологии выступает полевое фенотипирование – оценка внешнего проявления признака и лабораторный анализ полученного зерна. Данная технология была применена КГЦ для создания новых сортов озимой пшеницы и тритикале – сейчас они проходят конкурсное сортоиспытание. Объединённые данные по генотипу и фенотипу служат основой для создания новых сортов методом GWAS селекции, основанной на поиске ассоциаций вариант гена (аллель)-признак.

На сайте 02.02.2024

Вакси-линии мягкой озимой пшеницы

Выращивание восковидных сортов озимой пшеницы, зерно которой обладает повышенной питательной ценностью и легче усваивается, можно назвать новой тенденцией в сельском хозяйстве. Признак восковидности зерна определяется одним геном GBSSI (waxy), что делает его удобным объектом для генетического редактирования, а это, в перспективе, позволит улучшать хорошо зарекомендовавшие себя сорта только за счёт изменения активности одного гена. Следуя запросам производителей КГЦ была разработана технология получения восковидных сортов озимой пшеницы.

Суть технологии заключается в выключении гена GBSSI (waxy) с помощью Cas9 и получении гомозиготного (единообразного) генотипа по трансформированным генам. Последнее удобнее всего делать через линии удвоенных гаплоидов с применением культуры изолированных пыльников. Это удобная методика, позволяющая получать фертильное гомозиготное по гену GBSSI (waxy) растение. После проверки растения на плоидность (количество копий гена) и генотипирование его по аллелям waxy его можно размножать и готовить к запуску в производство.

На сайте 02.02.2024

Набор SNP-маркеров для скрининга сортов ячменя

Скрининг – определение аллельного состава генотипа по конкретным генам, сейчас часто применяется при планировании скрещиваний или проведении отбора в селекции. Эффективность скрининга напрямую определятся ассортиментом доступных генетических маркеров – коротких последовательностей ДНК, связанных с конкретным признаком или свойством растения.

Чтобы решить эту проблему сотрудниками КГЦ впервые методом GBS (разновидность секвенирования, основанная на применении специальных ферментов - рестриктаз) разработаны SNP маркеры, детектирующие однонуклеотидные вариации в аллелях (более 250000), для коллекции российских сортов ячменя. Применение данной платформы - так в геномной селекции называют подобные массивы маркеров, на практике позволило КГЦ провести полногеномное генотипирование отечественных сортов культурного ячменя.

На сайте 02.02.2024

Оценка племенной ценности животных с использованием генетической информации

Для того, чтобы повысить точность получаемых оценок племенной ценности и иметь возможность с высокой достоверностью предсказывать генетический потенциал молодых или вовсе еще не рожденных животных, мы используем генетические данные в цикле расчетов оценок племенной ценности и индексных оценок. В геномном центре НИЦ "Курчатовский институт" для этих целей на потоковой основе используются данные генотипирования, также реализуются проекты по использованию других типов генетической информации (например, данных секвенирования с низким покрытием) для имплементации в цепочку расчетов оценок племенной ценности и индексных оценок животных.

На сайте 02.02.2024

Термостабильный Cas9, полученный из бактерии Anoxybacillus flavithermus (AflCas9)

Не смотря на все свои преимущества нуклеаза Cas9 – самый популярный генетический инструмент обладает существенным недостатком – этот белок термолабилен, т.е. не устойчив к высоким температурам.

Широко используемый SpCas9 сохраняет функциональность в диапазоне от 20 до 45°С и не подходит для операций, где манипуляций с ДНК при высоких температурах. Нивелировать проблему стабильности Cas9 при высоких температурах позволяет новый AflCas9, технология получения которого была разработана КГЦ. Новый Cas9 выделен из термофильной бактерии Anoxybacillus flavithermus и применим в реакциях с широким температурным диапазоном от 20 до 60°С. Эта особенность значительно расширяет круг доступных для редактирования организмов, растущих при высоких температурах, а повышенная химическая устойчивость нуклеазы и её высокая ферментативная активность обеспечивают получение результата даже в жёстких температурных условиях. Дополнительно, новый вид Cas9 обладает меньшей молекулярной массой чем распространённый SpCas9, что облегчает его доставку в клетку-реципиент.

На сайте 02.02.2024