Специалисты Института цитологии и генетики СО РАН разработали инновационный метод генетического редактирования, который позволяет ускорить процесс выведения усовершенствованных сортов ячменя с полезными характеристиками более чем в четыре раза. Результаты работы были представлены на VIII Международной научной конференции «Генетика, Геномика, Биоинформатика и Биотехнология растений» (PlantGen2025).
Этот новый подход ученых базируется на технологии «молекулярных ножниц», но включает существенное улучшение: использование набора генов пшеницы, которые отвечают за регулирование роста и развития растения.
Сотрудники ИЦиГ СО РАН пояснили, что стандартный метод «молекулярных ножниц» дает возможность точечно модифицировать ДНК живых организмов (животных, растений, микроорганизмов), разрезая ее в заданных участках. Однако применение данного метода для генетического редактирования коммерческих сортов ячменя представляет сложности, в отличие от использования его на лабораторных образцах.
Это вызвано тем, что такие характеристики, как эффективность трансформации и восстановления растений из клеточных культур (регенерация in vitro), определяются генотипом конкретного сорта.
По словам исследователей ИЦиГ, разработанная ими методика, предусматривающая интеграцию комплекса генов регуляторов роста из пшеницы (GRF4-GIF1), существенно увеличила способность растений ячменя к восстановлению после генетических модификаций.
Екатерина Тимонова, научный сотрудник лаборатории молекулярной генетики и цитогенетики растений ИЦиГ СО РАН, отметила: «Благодаря этому методу удалось получить образцы голозерного ячменя с улучшенным составом – повышенным уровнем белка и аминокислот. Этот вид ячменя очень перспективен для пищевой промышленности (производство круп) и животноводства (комбикорма), так как он более эффективен в переработке (меньше отходов) и обладает высокой пищевой ценностью».
Успешность модификации достигла 3,8%, что является значительным прогрессом, поскольку традиционные методы давали нулевой результат для данных сортов.
Тимонова также добавила: «Традиционная селекция требовала 6-8 лет скрещиваний и отбора для выведения сорта с желаемым свойством. Наша новая методика позволила отредактировать геном нескольких сортов ячменя и получить линии с ценной мутацией всего за полтора года».
По ее мнению, эти результаты имеют большое значение для развития биотехнологических направлений в селекции ячменя. Прямое редактирование генов в уже существующих высококачественных сортах исключает трудоемкие и длительные процессы гибридизации и самоопыления. Такой подход особенно важен для ускоренного создания сортов, подходящих для различных климатических условий.
Тимонова подчеркнула: «В дальнейшем мы планируем применять этот метод для улучшения других важных характеристик ячменя, таких как устойчивость к неблагоприятным условиям окружающей среды и улучшение пищевой ценности зерна».
Данные исследования проводятся в рамках государственной программы по созданию и развитию геномного центра мирового уровня «Курчатовский геномный центр» (Соглашение №075-15-2025-516 от 30.05.2025).
