Lebedev Vadim Georgievich,
Kandidát biologie Sciences, Senior Researcher, Pushchino State Natural Science Institute, Federal State Budget Institution of Science Institute of Bioorganic Chemistry pojmenovaný po akademicích M.M. Shemyakin a Yu.A. Ovchinnikov RAS (IBCh RAS), Pushchino, Moskevská oblast.

Pozdnyakov Ivan Alexandrovič,
Kandidát biologie vědy, náměstek Ředitel JE Microklon LLC, Pushchino, Moskevská oblast.

Šestibratov Konstantin Alexandrovič,
Kandidát biologie Věda, hlavní výzkumník, vedoucí skupiny, IBCh RAS, Pushchino, Moskevská oblast.

Plodiny bobulovin jsou mezi obyvatelstvem velmi oblíbené jak z hlediska pěstování – začínají brzy plodit a brzy dozrávají, jsou nenáročné na teplo, plodí pravidelně; a jíst – bobule jsou nejen chutné, ale také velmi zdravé. V Rusku jsou nejoblíbenějšími bobulemi jahody a maliny, u kterých je naše země ve sbírce na 1. – 2. místě na světě. Vzhledem k popularitě těchto plodin existují vědecké programy pro vývoj nových odrůd v několika ruských šlechtitelských střediscích, kde vědci pracují na vývoji zimovzdorných odrůd, které jsou odolné vůči chorobám a mají vysoce kvalitní plody, zejména s vysokým obsahem biologicky aktivních látek – antioxidantů. Tvrdá práce přináší ovoce – za posledních 5 let bylo do Státního registru šlechtitelských úspěchů Ruské federace zařazeno asi 30 nových odrůd jahod a 20 malin. Klasická selekce, při které se nové formy posuzují na základě vnějších charakteristik (fenotypu), je bohužel časově a finančně velmi náročná. Například vývoj nové odrůdy maliny trvá až 15 let. Pokrok však nezůstává stát, rozvoj metod molekulární biologie umožnil zavést do praxe šlechtitelů takovou metodu, jako je hodnocení rostlinného materiálu pomocí molekulárních markerů – sekvencí DNA spojených s geny kódujícími ekonomicky cenné znaky. S jejich pomocí můžete rychle zkontrolovat DNA stovek nebo tisíců rostlin a určit, zda jejich genom obsahuje geny pro požadované vlastnosti. Tímto způsobem můžete výrazně urychlit a snížit náklady procesu výběru, protože molekulární markery poskytují příležitost:

  1. posouzení šlechtitelského materiálu v rané fázi (například u semenáčků), čímž se výrazně zkrátí interval mezi generacemi při šlechtění;
  2. hodnotit znaky, které je velmi obtížné, nákladné a časově náročné na fenotypové testování (například kvantitativní znaky nebo citlivost na podmínky prostředí – škůdci, choroby, sucho apod.;
  3. provádění současného výběru z několika důvodů.
ČTĚTE VÍCE
Jaké druhy slunečnic existují?

Použití takové metody se nazývá selekce zprostředkovaná markery nebo MAS (marker-assisted selection). Ve vyspělých zemích se tato technologie používá od konce 1990. let a počátku 2000. století. V Rusku se selekce markerů používá u hospodářsky důležitých plodin, jako jsou obilí a brambory, ale její použití u bobulovin nebylo dosud hlášeno.

Další oblastí použití technologie molekulárního značení je identifikace sadebního materiálu na základě DNA. Toto je mnohem přesnější metoda ve srovnání s vizuálním hodnocením. V souladu s článkem 1413 občanského zákoníku Ruské federace je povinnou podmínkou pro udělení patentu na selekční úspěch jeho odlišnost od jiných odrůd. Tento požadavek předpokládá, že nová odrůda má jednu nebo více markerových vlastností, které jí poskytují odlišnosti od jiných odrůd, jakož i zachování odrůdových vlastností a vlastností selekce v průběhu reprodukčního procesu a dodržování autorských práv šlechtitele. V současné době platí jak kvantitativní charakteristiky (počet výhonů, délka internodií, velikost bobulí), tak kvalitativní (barva květů,
listy, výhonky a bobule), které jsou detekovány vizuálně ve fenotypu rostliny. Jednou z hlavních nevýhod těchto vlastností je značná závislost jejich projevu na podmínkách pěstování a také obtížná identifikace v určitých ročních obdobích, například při absenci kvetení nebo plodů nebo při posuzování odrůd příbuzného původu. V důsledku toho je závěr o příslušnosti této strany
výsadbový materiál pro jednu nebo druhou odrůdu lze vyrobit pouze s určitou mírou pravděpodobnosti.

Metody založené na použití DNA markerů mají oproti jiným identifikačním metodám řadu výhod. Umožňují v mnohem větší míře identifikovat objektivní rozdíly mezi studovanými vzorky a výrazně tak zvyšují rozlišovací schopnost analýzy. Molekulární metody lze použít v jakékoli fázi vývoje rostliny, počínaje semeny. Můžete studovat různé části rostliny: listy, stonky, kořeny nebo jiné orgány – výsledek zůstane nezměněn. Metody DNA jsou nepostradatelné v kontroverzních případech, kdy použití tradičních přístupů spolehlivě nerozlišuje zkoumané vzorky. Touto technologií lze také vyřešit problém ochrany vlastnických práv k selekčním úspěchům, který úzce souvisí se schopností identifikace odrůdy a druhu rostlin.

Bohužel obě důležité oblasti praktického využití molekulárních markerů – selekce a genetická identifikace – v plodinách bobulovin v Rusku prakticky chybí. Abychom tuto mezeru zaplnili na podzim 2017 byly zahájeny práce na projektu Ministerstva školství a vědy Ruské federace „Značkovací výběr linií bobulovin (maliny a jahody) se zlepšenými ekonomicky hodnotnými vlastnostmi“ (projekt č. 14.574.21.0149), provedl Pushchino State Natural Science Institute ve spolupráci s pobočkou Ústavu bioorganické chemie Ruské akademie věd a JE Microklon LLC. Projekt si klade za cíl dosáhnout řady cílů, včetně:

  1. stanovení sekvencí nových genů spojených s nutričními vlastnostmi a odolností vůči biotickému stresu, pro které budou použity standardní odrůdy s velkou variabilitou v těchto znacích;
  2. provádění markerově zprostředkované selekce s výběrem linií bobulovin se zlepšenými nutričními vlastnostmi a odolností vůči biotickým stresům z odrůd předních šlechtitelských center v zemi;
  3. vývoj testovacích systémů pro genetickou identifikaci šlechtitelských úspěchů malin a jahod na bázi molekulárních markerů, které poskytují vysokou spolehlivost při určování genotypů.
ČTĚTE VÍCE
Co můžete s Brunkou stříkat?

Tato práce bude provedena pomocí jednoho z nejinformativnějších systémů DNA pro molekulární značení zemědělských plodin – mikrosatelitních markerů.

Kromě toho cíle projektu zahrnuje práci na klonální mikropropagaci rostliny. Jedná se o moderní a efektivní způsob výroby sadebního materiálu. Ve vztahu ke šlechtění má tato metoda jednu velmi důležitou výhodu – umožňuje rychlé množení nových odrůd z omezeného počtu matečných rostlin. Během projektu je plánováno vytvoření sbírky aseptických kultur in vitro referenční odrůdy malin a jahod, které budou skladovány při nízkých pozitivních teplotách, a také vývoj účinných protokolů pro klonální mikropropagaci známých i nových odrůd malin a jahod, zajišťujících ekonomicky životaschopnou produkci. Tyto protokoly budou převedeny na průmyslové partnery projektu (Kaverino Plants LLC a individuální podnikatel T.V. Galaktionova) pro velkoplošné pěstování selektivního sadebního materiálu malin a jahod s uzavřeným kořenovým systémem, který může být požadován při zakládání komerčních plantáže
bobulové plodiny.

Konsorcium skládající se z univerzity, akademického ústavu a komerční organizace má rozsáhlé zkušenosti v oblasti rostlinné biotechnologie a vyjadřuje důvěru v dosažení svých cílů a téměř úplná absence podobných nabídek na trhu nám umožňuje doufat, že komerční úspěch těchto inovativních vývojů v oblasti zemědělství.

Článek byl publikován ve „Sborníku zpráv XI výroční konference APPM 2018“