Роль общей и частной генетики в растениеводстве
Кудрявцев Александр Михайлович
Институт общей генетики им. Н.И. Вавилова
ПЕРВЫЕ НАУЧНЫЕ ЧТЕНИЯ, ПОСВЯЩЕННЫЕ 80-ЛЕТИЮ АКАДЕМИКА А.А.ЖУЧЕНКО 23-26 сентября 2015 года
«…в XXI в. предстоит вторая «зеленая революция». Без этого не удастся обеспечить человеческое существование всем, кто приходит в этот мир.»
Норман Э. Борлоуг
Потребность в зерне 1.5 кг в день на душу населения
Обрабатываемая земля 2000 м2 на душу населения в 2000 г�только 1350 м2 будет доступно на душу населения к 2050 г.
Где взять ресурсы?
2. Сокращение разрыва между потенциальной и реальной урожайностью культур
- устойчивость к абиотическим и биотическим стрессам
- расширение экологической пластичности
- повышение эффективности усвоения веществ почвы
3. Повышение потенциальной продуктивности сельскохозяйственных культур
-повышение эффективности фотосинтеза
-???????
4. Снижение «энергоемкости» сельскохозяйственных культур
5. Создание культур альтернативного использования или с принципиально измененными свойствами
«Со всей твердостью мы, селекционеры, должны сказать, что организуя широкую селекционную работу, поднимая ее на должную высоту, необходимо немедленно развивать широкую семеноводческую организацию»
Н.И. Вавилов: «Основные задачи советской селекции растений и пути их осуществления», 1934 год.
ЦИТАТЫ:
Н.И. Вавилов 1934 : «…генетика сделала крупные успехи, но, как правило, она развивалась самостоятельно, оторвано от практической селекции. Между общей генетикой и практической селекцией действительность вырыла глубокую пропасть……
…В кратчайшее время селекции надо провести основательные мосты к генетике, нужно сделать селекционную работу генетически более осмысленной.»
ОПРЕДЕЛЕНИЕ:
У.Бэтсон, введший в 1906 г. Термин «генетика», в 12-м издании Британской энциклопедии 1922 г. определяет генетику как науку о наследственной изменчивости, а также как учение о селекции.
в ХХI веке оно обусловлено, главным образом, следующими факторами:
А) Развитием технологий секвенирования
Б) Развитие так называемых OMICs технологий (геномика, транскриптомика, протеомика)
В) Развитием биоинформатических методов (методов обработки информации, представленной в последовательностях ДНК, баз-данных и.т.д)
Развитие генетики на рубеже тысячелетий
В 90-е годы ХХ века такому развитию способствовало широкое использование ПЦР метода
Геномы растений – достижения к октябрю 2008 г.
Completed/ Assembled Large-Scale Sequencing Projects
Arabidopsis thaliana (thale cress)
5 chromosomes: 1, 2, 3, 4, 5, plastid, mitochondrion
Medicago truncatula (barrel medic)
8 chromosomes: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 plastid, mitochondrion
Oryza sativa (rice)
12 chromosomes: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, plastid , mitochondrion, mitochondrial plasmid B1, mitochondrial plasmid B2
Populus trichocarpa (black cottonwood)
19 chromosomes: I, II, III, IV, V, VI, VII, VIII, IX, X, XI, XII, plastid, mitochondrion
In-progress Large-Scale Sequencing Projects - funded, genome sequence expected in GenBank
5 chromosomes: 1, 2, 3, 4, 5, plastid, mitochondrion
Glycine max (soybean)
20 chromosomes: A1, A2, B1, B2, C1, C2, D1a, D1b, D2, E, F, G, H, I, J, K, L, M, N, O, plastid, mitochondrion
Lotus japonicus (lotus)
6 chromosomes: 1, 2, 3, 4, 5, 6, plastid, mitochondrion
Manihot esculenta (cassava)
20 chromosomes: A, B, C, D, E, F, G, H, I, J, K, L, M, N, O, P, Q, R, S, plastid, mitochondrion
Solanum lycopersicum (tomato)
12 chromosomes: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, plastid, mitochondrion
Solanum tuberosum (potato)
12 chromosomes: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, plastid, mitochondrion
10 chromosomes: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, plastid, mitochondrion
Zea mays (corn)
10 chromosomes: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, plastid, mitochondrion, mitochondrial 1.9 kb plasmid
Avena sativa (oat)
Beta vulgaris (beet)
Brassica juncea (Indian mustard)
Brassica napus (oilseed rape)
Brassica nigra (black mustard)
Brassica rapa (field mustard)
Eleusine coracana (finger millet)
Eragrostis tef (tef)
Festuca pratensis (meadow fescue)
Glycine max (soybean)
Hevea brasiliensis (latex rubber tree)
Hordeum vulgare (barley)
Limnanthes alba (meadowfoam)
Lolium perenne (perennial ryegrass)
Lotus japonicus (lotus)
Manihot esculenta (cassava)
Medicago sativa (alfalfa)
Medicago truncatula (barrel medic)
Oryza sativa (rice)
Pennisetum glaucum (pearl millet)
Phaseolus vulgaris (cultivated bean)
Prunus armeniaca (almond)
Prunus dulcis (almond)
Quercus robur (pedunculate oak)
Rubus idaeus (red raspberry)
Secale cereale (rye)
Setaria italica (foxtail millet)
Solanum lycopersicoides (wild nightshade)
Solanum lycopersicum (tomato)
Solanum melongena (eggplant)
Solanum peruvianum (Peruvian tomato)
Solanum tuberosum (potato)
Theobroma cacao (cocoa)
Triticum aestivum (bread wheat)
Triticum monococcum (diploid cultivated wheat)
Triticum turgidum (poulard wheat)
Vitis vinifera (wine grape)
Vigna radiata (mungbean)
Zea mays (corn)
Genetic Maps
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/
К марту 2009 года: Complete - 3, Assembly - 11, In Progress - 48
К марту 2010 In Progress - 177
Total genes
-гены-регуляция-признак
-маркеры-генетические карты
-теоретическая геномика и другие OMICS
- Анализ генетического разнообразия селекционного материала, поиск уникальных аллелей
- Тестирование генов в исходном материале (подбор доноров)
- Бекроссирование с отбором по маркерам
-Объединение аллелей в потомстве; целенаправленное введение аллелей в потомство (‘gene pyramiding’)
- Отбор гомозигот по доминантным генам в гибридах
- и.т.д
-генная инженерия (транс и цис-генные модификации)
-сайт направленный мутагенез
NEXT GENERATION BREEDING (Селекция следующего поколения) Это селекция, базирующаяся на последних достижениях генетики и геномики�
Секция 1 Генетики и селекция на устойчивость к биотическим стрессам
Секция 2 Селекция генно-инженерными методами
Секция 3 Исходный материал, генетическое разнообразие и селекция
Секция 4 Достижения в новых технологиях, OMICS технологии
Секция 5 Генетика и селекция качественных признаков растений и плодов
Секция 6 Международная конференция FruitBreedomics
СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!