Skip Navigation Links наука
освіта
техніка
прогрес
Газета заснована у квітні 1997 р.
Пропустити посилання переходів
Випуски газети
Окремі статті
Фотогалерея
Редакція
Пропустити посилання переходів
Окремі статті 2020 року
Окремі статті 2018 року
Окремі статі 2017 року
Окремі статті 2016 року
Окремі статті 2015 року
Окремі статті 2014 року
Окремі статті 2013 року
Окремі статті 2012 рокуExpand Окремі статті 2012 року
Окремі статті 2011 року
Окремі статті 2010 року
Окремі статті 2009 року
Біотех­но­логічна ла­бо­ра­торія – зер­но­ва нива Ук­раїни 
 
 

Дослідне поле науковців

За останні 25–30 років біотехнологія про­демон­струвала необмежені мож­ливості у багатьох галузях. Сьогодні вона стає одним з новітніх інстру­ментів сільськогос­подарсь­ких дослід­жень, вно­сить вклад у роз­виток нових методів генетич­них змін і модифікацій рос­лин.

Інститут фізіології рос­лин і генетики НАН Ук­раїни зай­має передові позиції в роз­робці тео­ретич­них і при­кладних засад біотехнологічно­го поліпшення сільськогос­подарсь­ких рос­лин та одержан­ня багатьох сор­тів-інно­вацій зла­кових культур. Ключовим напрямом його діяльності є створен­ня нових сортів та гібридів з високим генетич­но детермінованим потенціалом про­дук­тив­ності й якості зер­на та підви­щеною адаптацією до стресових чин­ників довкілля. До­сяг­нен­ня останніх років в галузі геноміки, молекуляр­ної біології та генетич­ної інже­нерії ста­ли основою нових методів селекційної роботи, засно­ваних на викорис­танні молекуляр­них мар­керів і на спрямованій ген­но-інже­нерній модифікації рос­лин. При цьо­му багаторазове при­ско­рен­ня селекційної роботи досягається за рахунок засто­суван­ня молекуляр­них мар­керів відповідних ознак. Інший підхід засно­ваний на вве­денні в рос­лину нових ознак шляхом ген­но-інже­нер­ної модифікації.

Се­лекційні дослідження науковців Інституту повністю перей­ш­ли на новий молекуляр­ний рівень, що у 2—3 рази при­ско­рює селекційний про­цес. Су­часні молекулярні тех­нології потре­бують значних фінан­сових ресурсів, яких сьо­годні в Ук­раїні бра­кує. В умо­вах фінан­сової скрути єдиним виходом для українських науковців залишається коо­перація між спо­рідне­ними установами в Ук­раїні і за кор­доном. Інститут фізіології рос­лин та генетики спільно з Інститутом клітин­ної біології та генетич­ної інже­нерії створили лабораторію молекуляр­но-генетич­них методів дослід­жень, що доз­волило ефектив­но засто­совувати мар­кери нук­леїнової та білко­вої при­роди в селекційно­му про­цесі та сприяло зменшен­ню мас­штабів і ско­рочен­ню термінів селек­ційних про­грам.

За­вдяки аналізу без­посеред­ньо самого генома, а не про­дуктів його екс­пресії, ДНК-мар­кери значно перевер­шують за спе­цифічністю, роздільною здатністю і точністю фенотипові, зок­рема мар­кери запас­них білків. Сьогодні най­е­фек­тивнішим вва­жається аналіз за допомогою полімераз­ної лан­цюгової реакції (ПЛР-аналіз), який доз­воляє досліджу­вати молекуляр­но-генетич­ний поліморфізм із най­мен­шими вит­ратами часу та матеріалів.

На­уковці Інституту фізіології рос­лин і генетики роз­робили й оптимізували сис­тему ДНК-мар­керів для селекції та генотипуван­ня сортів пше­ниці, яч­меню, спель­ти і три­тикале за генами, які детермінують важ­ливі гос­подарсь­ко-цінні ознаки. Ви­яв­лено потенційні донори цінних алелів, які кон­тро­люють підви­щен­ня вмісту білка і мікро­е­лементів, кодують зміни у біосинтезі крохмалю зер­на; детермінують низьку активність поліфенолок­сидаз­них фер­ментів зернівки тощо. За допомогою спе­цифічних ДНК-мар­керів встанов­лено дже­рела генів, які позитив­но впливають на якість зер­на. На підставі виз­начен­ня най­кра­щих асоціацій алелів мар­кер­них локусів сформована колекція високоякісних ліній пше­ниці, адаптованих до місце­вих умов вирощуван­ня, як селекційний матеріал для створен­ня чер­вонозер­них і білозер­них сортів екс­т­ра-сильної та бісквітної пше­ниці.

На основі молекуляр­но-генетич­ного аналізу зразків світового та вітчизняного генофон­ду ози­мої пше­ниці виділено донори стійкості до основ­них хво­роб та шкідників з метою подальшого їх викорис­тан­ня в селекції на резис­тентність до шко­дочин­них організмів за умов гло­бальних змін клімату.

За­вдяки засто­суван­ню молекуляр­них біотехнологій вперше в Ук­раїні отримано і впровад­жено у практичні про­гра­ми селекційний матеріал з ком­плексом нових мутантних генів та хро­мосом­ними траслокаціями, що зумов­люють радикальне поліпшення пше­ниці за вмістом і якістю білка, фізич­ними вла­с­тивос­тями крохмалю, вмістом ключових мікро­е­лементів та показ­никами хар­чової цінності зер­на. Впро­вад­жено в селек­цій­ний про­цес методи іден­тифікації пше­нич­но-житніх транс­локацій; високоамілоз­ної та ваксі пше­ниць із зміненим, більш дієтич­ним складом крохмалю.

На основі викорис­тан­ня у схрещуван­нях гек­саплоїдних син­тетич­них пше­ниць виведені високопро­дук­тивні лінії пше­ниці, стійкі до посухи та хво­роб. От­римано унікальні генотипи пше­ниці з геном Gpc-B1, який підви­щує вміст білка в зерні на 1,5—2,0% за рахунок ремобілізації азо­ту з вегетатив­них органів у зер­но. Ство­рено серію генетич­них інтрог­ресив­них ліній пше­ниці з екзотич­ними але­лями високомолекуляр­них глютенінів від дикорос­лих видів, що мають позитив­ний вплив на хлібопекарські вла­с­тивості борош­на. От­римано селекційний матеріал пше­ниці з білим, чор­ним та голубим кольо­ром зер­на з високою антиоксидантною активністю, що є генетич­ною основою для нового напряму селекції пше­ниці кру­п’яного викорис­тан­ня з підви­щеною хар­човою цінністю зер­на.

Од­ним із пер­спектив­них напрямів є викорис­тан­ня методів клітин­ної селекції. В Інституті фізіології рос­лин і генетики вперше методом прямого добору in vitro було отримано стійкі до метаболітів збудника офіобо­льозної кореневої гнилі рос­лини м’якої пше­ниці. Розроб­лена ефектив­на біотехнологія при­ско­реного одержан­ня нових генотипів пше­ниці із підви­щеною стійкістю до офіобо­льозної кореневої гнилі і вод­ного дефіциту.

Ге­нетич­но модифіковані сільськогос­подарські культури посту­пово завой­о­вують світ. У 2018 році посівні площі під (ГМ) культурами в світі досяг­ли рекордних 190 млн гек­тарів. За десять років пло­ща таких посівів зросла більш, ніж на 80%. А з 1996 року світова пло­ща посівів вирос­ла більш, ніж у 100 разів. З 1996 по 2016 рік при­буток від вирощуван­ня ГМ-культур доходив до 186,1 млрд доларів. У нещодав­ному звіті Інституту світових ресурсів говориться, що ГМО – ключовий фак­тор, який допоможе нагодувати зро­с­таюче населен­ня пла­нети.

В ІФРГ НАН Ук­раїни інтенсив­но роз­роб­ляються новітні молекулярні біотехнології з викорис­тан­ням різно­манітних стратегій. Відкрит­тя корот­ких інтерферуючих РНК надало принципово нові мож­ливості для генетич­ного поліпшення культур­них рос­лин. Ро­зуміння молекуляр­них основ біоге­незу цих РНК, їх функцій як мож­ливих регулятор­них молекул, при­зве­ло до роз­роб­ки нового напрям­ку генетич­ної інже­нерії – siРНК–тех­нологій. Співробітни­ки Інституту є піоне­рами в Ук­раїні з роз­роб­ки siРНК–тех­нологій, зок­рема біотехнологічних підходів отриман­ня стійких до посухи сільськогос­подарсь­ких рос­лин.

Ви­корис­товуючи метод РНК інтерференції вда­лося створити селекційний матеріал високоамілоз­ної пше­ниці, у якої спів­відно­шен­ня амілоза/амілопек­тин від нор­мального 20—25/75—80% зміщено у бік амілози. Ця пше­ниця містить до 70% амілози, а реш­та — амілопек­тин. Та­кий склад крохмалю при­зво­дить до того, що він практич­но перетво­рюється на дієтич­ну роз­чин­ну клітко­вину, глікемічний індекс про­дуктів із зер­на такої пше­ниці зменшується до 45—50.

Впер­ше в Ук­раїні в Інституті фізіології рос­лин і генетики роз­роб­лено біотехнологію селек­цій­ного про­цесу, яка ґрун­тується на поєднанні мож­ливос­тей кла­сич­ної і молекуляр­ної генетики, що забез­печує отриман­ня високопро­дук­тив­них сортів-інно­вацій. Ство­рено нові сор­ти ози­мої пше­ниці (Го­род­ниця, По­рад­ниця, Чорнозер­на, До­нор Київ­ський) та цінний селекційний матеріал, який на дер­жав­ному рівні було виз­нано селекційним досяг­нен­ням, а новиз­на їх захищена патен­тами. За три роки у зонах Степу, Лісосте­пу та Полісся сорт Го­род­ниця забез­печив уро­жай від 100 до 124 ц/га в 5 еко­логічних точ­ках. За якістю хліба сорт належить до сильних пше­ниць.

Сорт Чорнозер­на створено шляхом поєднання двох корот­ких транс­локаційних сег­ментів хро­мосом пирію в одній транс­локаційній хро­мосомі пше­ниці. Оз­нака «чор­не зер­но» має досить тісний генетич­ний зв’язок із вмістом вітамінів і мінералів (фос­фор, кальцій, залізо, цинк; вітаміни В, В2, С, Е) і кон­тро­люється одним рецесив­ним фак­тором та залежить від геному материнсь­кої рос­лини. То­му, цей сорт дає високої якості кру­пу для дієтич­ного хар­чуван­ня.

Сорт До­нор Київський відно­ситься до екс­т­ра сильних пше­ниць і суттєво перевищує най­вищий пер­ший клас за показ­никами якості зер­на згідно з новим дер­жав­ним стандар­том. Він містить у зерні 17–18% білка високої якості, відно­ситься до підви­ду шарозер­ної пше­ниці. Впро­вад­жен­ня його забез­печить екс­портний потенціал Ук­раїни не тільки зер­ном, а й борош­ном високого гатун­ку.

За­вдяки впровад­жен­ню у селекційний про­цес нового генетич­ного матеріалу, створено сор­ти ози­мої пше­ниці, які занесено до Держ­реєстру і виз­нано новим селек­ційним досяг­нен­ням, новиз­на яких закріпле­на патен­тами не тільки Ук­раїни, а й інших країн. За­галом за 62 роки науко­вої діяльності ака­демік НАН Ук­раїни В.В.Моргун спільно з колегами створили 156 зареєстрованих сор­тів і гібридів сільськогос­подарсь­ких рос­лин, які понад 42 роки висівають на полях Ук­раїни та СНД. Ли­ше сор­ти ози­мої пше­ниці селекції Інституту зай­мають в нашій країні близь­ко 2 млн га, або 30% усіх посівів цієї культури. Ва­ловий збір зер­на із сортів селекції ІФРГ удвічі перевищує потре­би країни у про­довольчому зерні пше­ниці. Економічний ефект від впровад­жен­ня інно­вацій ста­новить 6,7 млрд. гри­вень.

Розширено транс­фер сортів-інно­вацій у вироб­ництво. Ре­алізовано 3213 ліцензій на вирощуван­ня сортів ози­мої пше­ниці селекції Інституту. Ви­сокоякісним насін­ням забез­печені всі насіннєві гос­подар­ства. Ліцензії на вирощуван­ня сортів ози­мої пше­ниці селекції Інституту придбали ком­панії США, Ка­нади, Франції, Швеції, Норвегії та інших країн.

Вартість створен­ня одного сор­ту за кор­доном оцінюється у 1,5 млн євро. Та­ких коштів вітчизняні селекціоне­ри не мають і тому потре­бують значної фінан­сової під­тримки з боку дер­жави. За відсутності фінансів українська селекція занепадатиме, а без неї не може бути ефектив­ним і сільськогос­подарсь­ке вироб­ництво.

Ши­рокомас­штабні роботи Інституту фізіології рос­лин і генетики НАН Ук­раїни по впровад­жен­ню нових сортів-інно­вацій у вироб­ництво потре­бують подальшої фінан­сової підтрим­ки та надан­ня йому нового дослідно­го гос­подар­ства, оскільки мож­ливості дослідно­го сільськогос­подарсь­кого вироб­ництва у смт Глеваха уже вичер­пані.

   
Президія НАН України © Макетний зразок
  This Website is best available with Microsoft Internet Explorer 6.0+