Аннотация результатов, полученных в 2016 году
Проект: «Фенотипирование и генотипирование линий синтетической гексаплоидной пшеницы (T. durum x Ae. squarrosa) и выявление генов полезных признаков методом ассоциированного маркирования для повышения устойчивости к абиотическим и биотическим стрессам в условиях России». Впервые в условиях российской Федерации был изучен уникальный материал синтетической пшеницы, полученный от из Международного центра улучшения кукурузы и пшеницы (CIMMYT) и из Японии. В последние годы научное сообщество признает синтетическую пшеницу в качестве источника хозяйственно-ценных признаков, включая устойчивость к болезням. Это связано с тем, что вовлечение в скрещивания Ae. tauschii позволяет расширить генетическое разнообразие генома D, который у мягкой пшеницы крайне однороден, в сравнении с геномами А и В. Уникальность материала, использованного в данном проекте, также связана с тем, что в качестве источников геномов А и В использованы сорта и линии твердой пшеницы из Украины, Румынии и США, которые ранее в селекции яровой пшеницы в России практически не использовались. Источником генома D послужил разнообразный материал Ae. tauschii, собранный за пределами России (Иран, Турция, Индия, Пакистан, Китай, Афганистан). 1. Отмечен полиморфизм генома D между синтетиками, полученными от различных форм Ae. tauschii по продолжительности периода всходы-колошение. Полиморфизм по периоду всходы-колошение отмечен у линий в гибридных комбинациях UKR-OD 1530.94 с AE.SQ.(310); AE.SQ.(392); AE.SQ.(1027), а также у линий из Японии. Скрещивание сортов твердой пшеницы с образцом AE.SQ.(409) обуславливает, в основном, озимый тип развития растений. Выделены линии среднераннего типа: №3 UKR-OD 952.92 / AE.SQ.(1031); №15 UKR-OD 1530.94 / AE.SQ.(392), №23 AISBERG / AE.SQ.(511); №30 UKR-OD 1530.94 / AE.SQ.(392); № 36 AISBERG/AE.SQ. (511); №50 LANGDON / KU-20-9, № 54 AISBERG / AE.SQ. (511); №55 AISBERG / AE.SQ.(511); №100 UKR-OD 1530.94 / AE.SQ.(1027); №113 AISBERG / AE.SQ.(511). 2. Выявлены источники устойчивости к мучнистой росе, бурой и стеблевой ржавчине. Полевая оценка линий синтетиков в условиях южной лесостепи Запад-ной Сибири показала, что линии синтетиков представляют большой интерес в качестве исходного материала в селекции на устойчивость к грибным болезням. Наибольший полиморфизм генома D по устойчивости к грибным болезням проявляется в гибридных комбинациях с образцами AE.SQ.(392), AE.SQ.(629), AE.SQ.(1027) и AE.SQ.(1031). Вертикальным типом устойчивости (иммунитетом) к мучнистой росе характеризовались следующие линии: №21 LANGDON / KU-2074; №48 UKR-OD 1530.94 / AE.SQ.(1027); №62 AISBERG / AE.SQ.(369); №68 AISBERG / AE.SQ.(369); №67 AISBERG / AE.SQ.(369); №104 UKR-OD 1530.94 / AE.SQ.(1027). Выделены иммунные линии к бурой ржавчине: №48 UKR-OD 1530.94 / AE.SQ.(1027); №69 UKR-OD 1530.94 / AE.SQ.(629) -Lr24; №74 LANGDON / KU-2097- Lr21; №75 UKR-OD 1530.94 / AE.SQ.(629)- Lr24; №128 UKR-OD 1530.94 / AE.SQ.(1027). Иммунитет к стеблевой ржавчине проявился у линий: №30 UKR-OD 1530.94 / AE.SQ.(392); №32 LANGDON / KU-2075; №55 AISBERG / AE.SQ.(511); №69 UKR-OD 1530.94 / AE.SQ.(629); №74 LANGDON / KU-2097; №75 UKR-OD 1530.94 / AE.SQ.(629); №108 LANGDON / KU-2100. Комплексным (групповым) иммунитетом характеризовались следующие линии: №69 UKR-OD 1530.94 / AE.SQ. (629); №74 LANGDON / KU-2097; №75 UKR-OD 1530.94 / AE.SQ.(629); №104 UKR-OD 1530.94 / AE.SQ.(1027); №108 LANGDON / KU-2100. 3. По числу зерен с главного колоса (более 37 шт.) выделились следующие линии: AISBERG / AE.SQ.(369); №68 AISBERG / AE.SQ.(369); №128 UKR-OD 1530.94 / AE.SQ (1027). По массе зерна главного колоса (более 1,25 г) ценность имеют линии: №16 UKR-OD 1530.94 / AE.SQ (1027); №76 AISBERG / AE.SQ.(369) // DEMIR и №128 UKR-OD 1530.94 / AE.SQ.(1027). По продуктивности растения (более 1,95 г) выделены линии: №25 AISBERG / AE.SQ.(369); №76 AISBERG/AE.SQ.(369) // DEMIR; №100 UKR-OD 1530.94 / AE.SQ.(1027) и №128 UKR-OD 1530.94 / AE.SQ.(1027). Наибольшее значение коэффициента хозяйственной эффективности растения (Кхоз.) - более 32%, имеют синтетические линии: №4 UKR-OD 1530.94 / AE.SQ.(310); №16 UKR-OD 1530.94 / AE.SQ.(1027); №23 AISBERG / AE.SQ.(511); №96 UKR-OD 1530.94 / AE.SQ. (1027); №113 AISBERG / AE.SQ.(511); № 116 UKR-OD 1530.94 / AE.SQ.(392) и №148 UKR-OD 1530.94 / AE.SQ. (629). Для повышения массы 1000 зерен (более 35 г) рекомендуются в качестве источников использовать следующие линии: №21 LANGDON/KU-2074; №32 LANGDON/KU-2075; №36 AISBERG/AE.SQ.(511); №56 UKR-OD 1530.94/AE.SQ.(458); № 74 LANGDON/KU-2097; №76 AISBERG/AE. SQ.(369)//DEMIR; №100 UKR-OD 1530.94/AE.SQ.(1027). 4. Идентифицированы гены устойчивости к бурой ржавчине с помощью ДНК-маркеров. Источником эффективного гена устойчивости к бурой ржавчине Lr24 являются линии № 69 и 75 (1530.94/AE.SQ.(629). В полевых условиях южной лесостепи Западной Сибири в 2016 г. указанные выше линии имели иммунитет. Высокую полевую устойчивость (5–30MR) к бурой ржавчине имели линии селекции Киотского университета (Япония) №21 (LANGDON / KU-2074); 32 (LANGDON / KU-2075); 50 (LANGDON / KU-20-9); 64 (LANGDON / IG 126387) с геном Lr41 и линия №94 (UKR-OD 1530.94 / AE.SQ.(310) с комбинацией генов Lr41, Lr10. 5. Выделены линии синтетической пшеницы, рекомендуемые к использованию в селекции в качестве источников устойчивости к септориозу. Среди изучаемых линий наибольшую ценность для селекции на устойчивость к септориозу представляют линии следующих гибридных комбинаций: UKR-OD 761.93 / AE.SQ.(392) (100% устойчивость всех изучаемых линий); PANDUR/AE.SQ.(223) (87,5% устойчивых комбинаций); PANDUR / AE.SQ.(409) (83,3% устойчивых комбинаций). 6. Среди Казахстанских линий, полученных от отдаленных скрещиваний, выделены линии по устойчивости к мучнистой росе, бурой и стеблевой ржавчине, продуктивности растений. 7. Проведено 44 комбинации скрещиваний и получено 1016 гибридных зерен. Основная часть полученного материала была отправлена в Турцию для проведения беккросирования. Полученные гибриды будут размножены в Омске в 2017 г. и в гибридных популяциях проведены отборы, начиная с F2.

Аннотация результатов, полученных в 2017 году
Проект: «Фенотипирование и генотипирование линий синтетической гексаплоидной пшеницы (T. durum x Ae. squarrosa) и выявление генов полезных признаков методом ассоциированного маркирования для повышения устойчивости к абиотическим и биотическим стрессам в условиях России». В Российской Федерации создается принципиально новый генетический ресурс для селекции на устойчивость к биотическим и абиотическим стрессам на основе уникального материала синтетической пшеницы, полученного из Международного центра улучшения кукурузы и пшеницы (CIMMYT) и Японии (университет Киото). Синтетики получены путем скрещивания засухоустойчивых сортов твердой пшеницы из Украины, Румынии и США с образцами Ae.tauschii из района Каспийского бассейна (Иран, Азербайджан и Дагестан) и других эколого-географических регионов мира. 1. В 2017 г. исследования по фенотипированию и генотипированию исходного материала для селекции пшеницы были проведены в питомнике с условным названием Омский основной набор генетически-ассоциированных источников (сокр. ОмонГАИ), в который вошли: 44 линии синтетической гексаплоидной пшеницы селекции CIMMYT (Мексика), 13 синтетиков из университета Киото (Япония). Для проведения сравнительного анализа в питомнике были высеяны лучшие, наиболее адаптивные в Западной Сибири российские и зарубежные селекционные сорта яровой мягкой пшеницы. Всего вместе с синтетиками изучено 165 яровых сортов и линий. Питомник озимых синтетиков состоял из 72 линий. Фенотипическая оценка линий гексаплоидной синтетической пшеницы показала, что отмечается значительное разнообразие по хозяйственно-ценным признакам у синтетиков пшеницы, полученных от различных форм Ae.tauschii. Выявлены оригинальные источники для селекции яровой и озимой пшеницы. 2. Практическая значимость синтетиков пшеницы в качестве источников устойчивости к болезням подтверждается наличием устойчивого материала к трем патогенам: по бурой ржавчине 19 линий (12,9%), по стеблевой – 36 шт. (24,5%) и по мучнистой росе – 29 шт. (19,7%). Комплексным иммунитетом к наиболее распространенным и вредоносным заболеваниям (мучнистая роса, бурая ржавчина, стеблевая ржавчина) характеризовались следующие линии: №14 Langdon / Ku-2075, №33 Ukr-Od 1530.94 / Ae.sq.(629), №53 Langdon / Ku-2079. Молекулярный скрининг, выполненный в лаборатории ВИЗР, позволил идентифицировать гены устойчивости к бурой ржавчине: Lr10, Lr24, Lr34, в том числе привнесенные в геном синтетической пшеницы от Ae. tauschii: Lr21 и Lr39 (Lr41). 3. Оценка синтетиков пшеницы на устойчивость к септориозу проведена на искусственном инфекционном фоне в ВНИИ фитопатологии. Выделено 12 линий синтетиков устойчивых к патогену (степень поражения листьев и колоса – менее 20%): №29 Langdon / IG-126387, №31 Аisberg / Аe.sq.(369), №32 Аisberg / Аe.sq.(369), №33 Ukr-Od 1530.94 / Аe.sq.(629), №35 Ukr-Od 1530.94 / Аe.sq. (629), №37 Ukr-Od 1530.94 / Аe.sq. (310), №44 Ukr-Od 1530.94 /Аe.sq. (1027), №46 Ukr-Od 1530.94 /Аe.sq. (1027), №47 Langdon / Ku-2093, №48 Ukr-Od 1530.94 / Аe.sq.(1027) и №49 Ukr-Od 1530.94 / Аe.sq.(1027). 4. Выделены линии синтетиков, представляющие интерес в качестве исходного материала в селекции на улучшение признаков продуктивности растений: по продуктивной кустистости №21 Langdon / Ku-20-9 – 2,2 шт.; по числу колосков с главного колоса №35 Ukr-Od 1530.94 / Ae.sq.(629) – 17,2 шт.; по массе главного колоса №57 Ukr-Od 1530.94 / Ae.sq.(392) – 3,95 г; по числу зерен в главном колосе №38 Aisberg / Ae.sq.(369) – 43,4 шт.; по общему числу зерен с растения №18 Aisberg / Ae.sq.(369) – 62,4 шт.; по массе зерна главного колоса №57 Ukr-Od 1530.94 / Ae.sq.(392) – 2,66 г; по массе зерна растения №18 Aisberg / Ae.sq. (369) – 3,13 г; по урожайности №61 Pandur / Ae.sq.(409) – 436 г, №32 Aisberg / Ae.sq.(369) – 425,8 г и №18 Aisberg / Ae.sq.(369) – 420,9 г. 5. Выявлена высокая вариабельность линий синтетиков по основным параметрам корневой системы в гибридных комбинациях с участием разных форм эгилопсов. Линии синтетиков №18, 28, 32, 38 Аisberg / Ae.sq.(369), 37 Ukr-Od 1530.94 / Ae.sq.(310), 59 Ukr-Od 30.94/ Ae.sq.(1027), 61 Pandur / Ae.sq.(409) и №36 Aisberg / Ae.sq.(369) // Demir, выделившиеся по элементам продуктивности колоса и показателям корневой системы, рекомендуется использовать в качестве исходного материала для селекции на засухоустойчивость в условиях южной лесостепи Западной Сибири. Установлено, что по основным признакам корневой системы синтетики существенно превосходят сорта пшеницы. 6. Выделены линии озимых синтетиков, которые имеют высокую ценность для селекции на продуктивность, качество зерна, засухоустойчивость, зимостойкость, для повышения размеров и массы зерна в качестве исходного материала для улучшения озимой и яровой пшеницы: №3 Ukr-Od 952.92 / Ae.sq.(1031), №17 Ukr-Od 1530.94 / Ae.sq.(1027), №28 Aisberg / Ae.sq.(369), №29 Pandur / Ae.sq.(223), №36 Aisberg / Ae.sq.(511), №52 Ukr-Od 1530.94 / Ae.sq.(392), №59 Pandur / Ae.sq.(223), №71 Ukr-Od 1530.94 / Ae.sq.(629). Отобранные линии озимых синтетиков разосланы ведущим селекционным учреждениям РФ и посеяны для дальнейшего использования в качестве селекционного материала. 7. В рамках данного проекта в лаборатории LGC Genomics (Великобритания) проведено генотипирование изучаемых образцов по 45 селекционно-значимым SNP-маркерам с использованием технологии KASP™. По результатам генотипирования детектированы следующие маркеры, ассоциированные с генами, кодирующими хозяйственно-ценные признаки: TaGS_D1_SNP, GS5_2334_SNP, GW2-CIMMYT, TGW7A, GluD1d_SNP, Glu_Ax1x2_SNP, PPOA1-SNP, PPOD1-SNP, PRR73B1-455B, Tabas1-391IWD, VPM-SNP и др. 8. По 183 комбинациям скрещивания получено 7915 гибридных зерен. В зимний период 2016–2017 гг. в теплице было размножено 30 гибридов F1, созданных на основе селекционных сортов и синтетических форм пшеницы. В 2017 г. в гибридных популяциях F2 было отобрано 450 элитных колосьев, потомство которых в 2018 г. будет испытано в селекционном питомнике. Cкрещиванием синтетиков с лучшими сортами мягкой пшеницы создан уникальный исходный материал для селекции яровой и озимой пшеницы на устойчивость к негативным биотическим и абиотическим факторам в условиях Западно-Сибирского и других регионов России.

Аннотация результатов, полученных в 2018 году
Проект: «Фенотипирование и генотипирование линий синтетической гексаплоидной пшеницы (T. durum x Ae. squarrosa) и выявление генов полезных признаков методом ассоциированного маркирования для повышения устойчивости к абиотическим и биотическим стрессам в условиях России» следующие: По проекту в 2018 г. проведена комплексная сравнительная фенотипическая и генотипическая оценка гексаплоидных яровых и озимых синтетических линий, полученных из CIMMYT и Японии (университет Киото), которые созданы путем скрещивания засухоустойчивых сортов твердой пшеницы из Украины, Румынии и США с образцами Ae. tauschii, выделены оригинальные источники и создана коллекция с идентифицированными генами, влияющими на хозяйственно-ценные признаки, проведены скрещивания и отобран селекционный материал для выведения яровых и озимых сортов с повышенной устойчивостью к негативным абиотическим и биотическим факторам для селекции пшеницы в России. Лучшие яровые линии F3 разосланы селекционным учреждениям Уральского и Западно-Сибирского регионов РФ. Выделены гексаплоидные синтетические линии, представляющие интерес в качестве исходного материала в селекции на устойчивость к бурой – 13 линий и стеблевой ржавчинам – 9 шт., к мучнистой росе – 17 шт. и 3 линии с групповым иммунитетом ко всем трем патогенам - № 11 Langdon / Ku-2074, № 14 Langdon / Ku-2075, № 65 Langdon / Ku-2105; на улучшение признаков продуктивности растений; для повышения основных показателей качества зерна яровой пшеницы-по содержанию белка в зерне №11 Langdon / Ku 2074 – 21,2% и №63 Langdon / Ku 2092 – 20,8%, по содержанию клейковины №65 Langdon / Ku 2105 – 43,4% и №11 Langdon / Ku-2074 – 43,3%. Было установлено положительное влияние на урожайность параметров корневой системы в фазу выхода в трубку. Главным признаком, тесно связанным с урожайностью у корней в ранние фазы, служит длина, а в поздние фазы диаметр корней. В качестве источников улучшения признаков корневой системы рекомендуются (фаза выход в трубку): по длине корней №12 Aisberg / Ae.sq.(511) – 9,93 см; по ширине корней №49 Ukr-Od 1530.94 / Ae.sq.(1027) – 9,57 см; по суммарной длине корней №49 Ukr-Od 1530.94 / Ae.sq.(1027) – 105,8 см; по площади корней №49 Ukr-Od 1530.94 / Ae.sq.(1027) – 26,4 см2; по среднему диаметру корней №7 Ukr-Od 952.92 / Ae.sq (1031) – 0,94 мм; по объему корней №7 Ukr-Od 952.92 / Ae.sq (1031) – 0,57 см3. Проведена оценка ранее полученных гибридов от скрещивания сортов яровой мягкой пшеницы с гексаплоидными синтетическими линиями. Гибриды F1 изучены по 160 комбинациям скрещивания, 73 популяции F2 и 952 линии F3 по 32 гибридным комбинациям. Гибриды F1 были убраны для пересева в 2019 г. и проведения отбора в популяциях F2, из популяций F2 были отобраны элитные колосья (всего 1460 шт.) для дальнейшего изучения в питомнике СП-1, 239 линий F3 было отобрано в питомнике СП-1 для дальнейшего испытания в СП-2. Было отправлено в 6 селекционных учреждений России по 10 лучших линий F3. Для маркирования на наличия генов, влияющих на хозяйственно-ценные признаки отобраны образцы у 206 линий F3. Было генотипировано 149 образцов, состоящих из гексаплоидных синтетических линий и сортов яровой пшеницы, в том числе 57 линий синтетической пшеницы, 60 сортов селекционных учреждений России, 17 из Республики Казахстан и 15 из США и Канады. Для генотипирования использованы 47 526 GBS-маркеров одиночного нуклеотидного полиморфизма (GBS-SNP). Анализ установил 1258 SNP не имеющих связи с конкретной хромосомой, общее количество SNP, распределенных на A, B и D геномы, соответственно, были 15776 (~ 34%), 17309 (~ 37%) и 13183 (~ 29%). Полиморфизм SNPs, распределенных на геномe D, был выше на 50% у синтетиков при сравнении с обычными сортами пшеницы. При сравнении синтетической пшеницы с обычной она имела практически идентичные показатели гетерозиготности по числу генов, но разнообразие генов у синтетической пшеницы на 33% выше, чем у обычной. Ассоциированное маркирование омского основного набора гексаплоидных синтетических линий и сортов яровой мягкой пшеницы по 35 признакам позволило выделить 1256 эффективных SNP для условий Западной Сибири. Например, было идентифицировано 37 SNP по урожайности, 43 SNP по вертикальной и горизонтальной устойчивости к бурой ржавчине, 42 SNP по вертикальной и горизонтальной устойчивости к стеблевой ржавчине и 124 SNP по устойчивости к мучнистой росе. Выделены линии озимых синтетиков, которые имеют высокую ценность для селекции: на устойчивость к снежной плесени, мучнистой росе, бурой ржавчине и стеблевой ржавчине – №8 Aisberg / Ae.sq.(511), №9 Pandur / Ae. sq.(223); по зимостойкости №2 Ukr-Od 1530.94 / Ae.sq.(392) и №3 Ukr-Od 952.92 / Ae.sq.(1031); по холодостойкости выделились №5 Ukr-Od 1530.94 / Ae.sq.(1027), №11 Ukr-Od 761.93 / Ae. sq.(392), №14 Leuc 84693 / Ae.sq.(409); по содержанию белка и клейковины в зерне №3 Ukr-Od 952.92 / Ae. sq.(1031) и др. признакам; по 14 линий озимой синтетической пшеницы было отправлено в Курганский НИИСХ и СибНИИРС филиал ИЦИГ СО РАН в качестве исходного материала для использования в селекционном процессе по озимой пшенице в данных учреждениях. Была проведена гибридизация сортов с яровыми синтетическими линиями по 63 комбинациям скрещивания и по 151 комбинации с озимыми синтетиками, всего было получено более 10000 гибридных зерен. Для отбора в 2019 г. в августе 2018 г. посеяны 55 озимых популяций F2 и 152 гибрида F1. В целом следует отметить, что создан ценный исходный материал для селекции яровой и озимой пшеницы на повышение урожайности, качества зерна и устойчивости к негативным биотическим и абиотическим факторам среды в евразийских регионах России.