Ученые из Института цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук (ИЦиГ СО РАН) разработали инновационный метод генетического редактирования, который позволяет значительно ускорить процесс выведения новых сортов ячменя с ценными агрономическими характеристиками. Этот подход сокращает время создания улучшенных линий более чем в четыре раза. Результаты исследования были представлены на VIII Международной научной конференции “Генетика, Геномика, Биоинформатика и Биотехнология растений” (PlantGen2025).
Предложенный сибирскими исследователями метод основан на хорошо известной технологии “молекулярных ножниц” (системы CRISPR/Cas), однако включает важное усовершенствование. Ученые добавили комплекс генов, выделенных из пшеницы, которые отвечают за регуляцию роста и общее развитие растения.
Зерна ячменя
Как пояснили специалисты ИЦиГ СО РАН, метод “молекулярных ножниц” позволяет очень точно изменять участки ДНК у живых организмов, выполняя “разрез” в заданном месте генома. Тем не менее, его применение для генетического редактирования коммерческих сортов ячменя (в отличие от лабораторных) столкнулось с трудностями.
Это связано с тем, что способность растений к успешной генетической трансформации и последующей регенерации в культуре in vitro (в лабораторных условиях, буквально “в пробирке”) определяется специфическим набором генов каждого конкретного сорта.
По данным ученых ИЦиГ, использование комплекса регуляторных генов роста пшеницы GRF4-GIF1 в разработанном ими способе позволило значительно увеличить способность растений ячменя к регенерации после внесения генетических модификаций.
Посадки на экспериментальных полях ИЦиГ СО РАН
В результате этой работы получены линии голозерного ячменя, отличающиеся повышенным содержанием белка и аминокислот. Такой ячмень очень перспективен для производства круп и комбикормов, так как дает меньше отходов и обладает высокой питательной ценностью.
— прокомментировала Екатерина Тимонова, научный сотрудник лаборатории молекулярной генетики и цитогенетики растений ИЦиГ СО РАН.
Новый метод продемонстрировал частоту успешной модификации в 3,8% для тех сортов, где стандартные подходы давали нулевой результат.
Раньше на выведение сорта с нужным признаком уходило 6–8 лет скрещиваний и отбора. С помощью разработанной методики мы смогли искусственно отредактировать геном нескольких сортов ячменя и практически сразу (в течение полутора лет) получили линии с полезной мутацией.
— рассказала Екатерина Тимонова.
По ее словам, достигнутые результаты имеют большое значение для развития будущих биотехнологических программ в селекции ячменя. Возможность напрямую редактировать гены уже существующих элитных сортов исключает необходимость в трудоемких и длительных этапах гибридизации и самоопыления. Это особенно актуально для ускоренного создания новых сортов, адаптированных к выращиванию в различных климатических зонах.
Это также позволит нам в перспективе сосредоточится на применении метода к другим важным признакам ячменя, например, устойчивости к стрессовым условиям и питательным качествам зерна.
— прокомментировала Тимонова.
Исследование проведено в рамках реализации программы создания и развития центра геномных исследований мирового уровня “Курчатовский геномный центр”.
