Отдел биотехнологии

   История.
Отдел биотехнологии (лаб. экспериментальной биологии) был организован в НИИСХ Юго-Востока в 1988 г.

   Основные направления исследований:
- исследование новых типов генной и цитоплазматической мужской стерильности у сорго, созданных экспериментально с помощью культуры in vitro и на основе природных доноров ЦМС-индуцирующих цитоплазм (А2, А3, А4, 9Е, М35), создание стерильных линий зернового сорго с новыми типами ЦМС-индуцирующих цитоплазм, линий-восстановителей фертильности для них, и гетерозисных гибридов F₁;
- улучшение питательной ценности зернового сорго;
- разработка и совершенствование методов генной инженерии сорго и других злаковых культур;
- исследование апомиксиса у кукурузы и сорго.

   Результаты исследований.
За годы работы были созданы технологии регенерации растений сорго в культуре in vitro; способ получения растений сорго с цитоплазматической мужской стерильностью; способ генетической (агробактериальной) трансформации растений сорго в условиях in planta, упрощающий процедуру получения трансгенных растений; способ получения гибридов F₁ сорго на основе использования линий с онтогенетически-регулируемой мужской стерильностью (ОРМС).
Впервые выявлены новые типы мужской стерильности у сорго:
- генная доминантная мужская стерильность, возникающая в результате гибридизации фертильных линий;
- онтогенетически-регулируемая мужская стерильность (ОРМС); у линий с ОРМС в процессе онтогенеза происходит частичное восстановление мужской фертильности, что позволяет их воспроизводить без использования линии-закрепителя.
Созданы линии сорго с элементами апомиксиса - апоспорическими зародышевыми мешками (ЗМ) и клетками-инициалями апоспорических ЗМ и партеногенетическими зародышами. У линии АС-3 частота партеногенетических зародышей достигает 13%.
Разработан метод выявления псевдогамных апомиктов у кукурузы.
Получена линия сорго с множественной генетической нестабильностью (мутации мужской стерильности, короткостебельности, пестролистности, безостости и др.), обусловленной активацией ДНК-транспозона в культуре in vitro; эта линия может использоваться для маркирования генов сорго.
Создана коллекция ЦМС-линий на цитоплазмах А2, А3, А4, 9Е, М35, отличающихся скороспелостью (45-50 дней до цветения) и другими селекционно-ценными признаками. На стерильной цитоплазме А2 созданы гибриды F₁ Волгарь (патент №0981; код сорта 30955/9800700) и Иргиз (патент №2609; код сорта 38953/9705093), характеризующиеся высоким уровнем скороспелости (85-100 дней до полной спелости), высокой урожайностью (до 36-56 ц/га), белой окраской зерна, высоким содержанием крахмала (72-74%). Создана линия-восстановитель ЦМС типа М35 - линия Ирина, несущая гены-восстановители фертильности, нечувствительные к засухе. Зерно этой линии отличается улучшенной питательной ценностью: уровень перевариваемости пепсином в системе in vitro основных запасных белков сорго (альфа- и гамма-кафиринов) достигает 70-75%, тогда как у многих линий и сортов варьирует от 30 до 50%.
На основе агробактериальной трансформации создан трансгенное зерновое сорго, несущее генетическую конструкцию для РНК-сайленсинга гена гамма-кафирина. Перевариваемость кафиринов сырой муки у такого сорго достигает 80-85%.
Установлены закономерности генетического и эпигенетического контроля восстановления фертильности при ЦМС типов 9Е и М35, при этом показано, что индукция экспрессии генов-восстановителей у гибридов F₁ с помощью высокого уровня влагообеспеченности или короткого фотопериода носит наследуемый характер.
С помощью культуры in vitro и веществ, блокирующих функционирование митохондриального генома, получены и изучены на цитологическом уровне мутанты с генной мужской стерильностью.