Аннотация результатов, полученных в 2024 году
Проект направлен на идентификацию генетических детерминант качества волокна льна-долгунца и его устойчивости к стрессорам. В 2024 года на основе анализа литературных данных и результатов оценки растений по комплексу признаков сформирована выборка контрастных по качеству льноволокна и устойчивости к полеганию сортов/линий льна. Для обеспечения генетической однородности для каждого сорта/линии выбрано типичное растение и его потомки использованы для дальнейшего изучения. Растения выбранных генотипов выращивались на базе ОП НИИЛ ФГБНУ ФНЦ ЛК (г. Торжок). Для транскриптомного анализа проведен сбор растительного материала на четырех ключевых стадиях развития растений льна-долгунца: елочка, активный рост, бутонизация, цветение/зеленая спелость для различных участков стебля, корней и листьев, а также с двух участков стебля для растений после искусственно созданного полегания. Для 16 генотипов льна, контрастных по устойчивости к полеганию и качеству волокна, подготовлено 308 кДНК-библиотек с использованием классический пробоподготовки и 84 кДНК-библиотеки с использованием более простого и дешевого метода, основанного на применения тагментазы Tn5. Подготовленные транскриптомные библиотеки секвенированы на платформе Illumina. Полученные данные являются основой для установления генов, определяющих качество волокна и устойчивость растений льна к полеганию, их анализ будет проводиться в 2025 году. Кроме того, для тех же 16 генотипов, для которых выполнено секвенирование транскриптомов, с использованием разработанных в ходе выполнения проекта методических подходов, основанных на косвенных признаках и пригодных для оценки индивидуальных растений, проведена оценка качества волокна и устойчивости растений к полеганию, показана хорошая согласованность полученных данных с результатами классических оценок, требующих для анализа значительного числа растений, и выбраны наиболее информативные и перспективные для дальнейшего использования комбинации признаков. Также выполнена анатомическая оценка срезов стебля генотипов льна-долгунца, контрастных по устойчивости к полеганию и качеству волокна, и выявлены зависимости между анатомией и изучаемыми признаками. Более того, разработано приложение для анализа генов растений определенных семейств, позволяющее идентифицировать гены исследуемого семейства в аннотированном геноме, проводить их филогенетический анализ и определять доменную и экзон-интронную структуры. С использованием полученных в ходе проекта транскриптомных данных для 28 органов/тканей растений линии льна 3896, геномная сборка которой на данный момент является референсной в базе NCBI для Linum usitatissimum, создана качественная аннотация этого генома и транскриптомная карта. Это позволило использовать геном линии 3896 для идентификации семейств генов, связанных с синтезом лигнина и целлюлозы у льна, содержание которых в волокне во многом определяет дальнейшие направления его использования. В геномной сборке линии 3896 найдено 4 гена CL4, 4 гена C3H, 5 генов C4H, 13 генов CAD, 7 генов CCoAOMT, 5 генов CCR, 9 генов F5H, 9 генов HCT, 4 гена PAL и 19 генов CESA. Аналогичный поиск с использованием другой высококачественной сборки китайской линии льна YY5 дал в целом сходные результаты. Дальнейший анализ идентифицированных генов будет проводиться с использованием полученных в 2024 году транскриптомных данных.

Аннотация результатов, полученных в 2025 году
Проект направлен на идентификацию генетических детерминант качества волокна льна-долгунца и его устойчивости к стрессорам. В 2025 году на основе анализа литературных данных и данных, полученных в результате скрининга мирового генофонда льна по устойчивости к засухе и гербицидному стрессу, сформирована выборка контрастных по устойчивости к засухе и чувствительности к гербицидному стрессу сортов/линий льна. Выбраны 15 генотипов, различающиеся по устойчивости к засухе, и выращены в условиях вегетационного опыта в контрольных и засушливых условиях. Также выбраны 5 генотипов, различающиеся по устойчивости к гербициду Магнум, и выращены без обработки гербицидом, с обработкой рекомендованной дозой гербицида Магнум и обработкой 5-кратно увеличенной дозой гербицида Магнум. Проведена комплексная оценка индивидуальных растений льна, выращенных в контрольных и стрессовых условиях, по продуктивности и качеству льноволокна, в том числе высоте растений, весу технической части стебля, массе волокна и его содержанию в стебле, длине технической части стебля и длине элементарных волокон, и установлено, какие из исследованных генотипов обладают наибольшей устойчивостью, а какие наименьшей. Среди исследованных генотипов выделился сорт Атлант, продемонстрировавший высокую устойчивость к засухе и гербицидам. Для проведения транскриптомного анализа выбраны четыре генотипа льна, контрастные по устойчивости к засухе, и четыре генотипа льна с различной чувствительностью к гербициду Магнум. С растений, выращенных в контрольных и стрессовых условиях собран растительный материал для четырех стадий развития для различных участков стебля и корней, а также листьев. Проведена пробоподготовка и секвенирование 460 кДНК-библиотек на платформе Illumina. Полученные данные являются основой для установления генов, определяющих устойчивость растений льна к засухе и гербицидам, их анализ будет проводиться в 2026 году. Также выполнена анатомическая оценка срезов на уровне 1/3 технической длины стебля для генотипов льна-долгунца, контрастных по устойчивости к засухе и полеганию, и выявлены зависимости между анатомией и уровнем устойчивости. С использованием полученных в ходе проекта в 2024 году транскриптомных данных для 16 сортов/линий льна, контрастных по устойчивости к полеганию и качеству волокна, установлено, что у генотипов льна со сниженным качеством волокна ряд генов семейства CESA, вовлеченного в синтез целлюлозы, имели высокий уровень экспрессии в стеблях, особенно на 1 и 2 стадиях развития (елочка и активный рост). При этом у генотипов льна со сниженным качеством волокна гены CESA имели высокий уровень экспрессии и на 3 стадии развития (бутонизация и начало цветения) в отличие от генотипов с высоким качеством волокна. Схожие профили экспрессии выявлены и для двух генов CTL2. Также показано, что у генотипов льна со сниженным качеством волокна повышение уровней экспрессии генов фенилпропаноидного пути чаще отмечалось на более ранних стадиях развития стебля по сравнению с генотипами с высоким качеством волокна, что, вероятно, приводит к раннему формированию лигнина и быстрому одревеснению тканей. У устойчивых к полеганию генотипов льна гены, связанные с клеточной стенкой, имели повышенную экспрессию на поздних стадиях развития стебля, что может способствовать формированию более устойчивых к полеганию растений. Также проведена гибридизация контрастных по устойчивости к засухе и гербициду Магнум генотипов льна и выращено первое гибридное поколение. Эти работы необходимы для получения растений гибридов более поздних поколений, контрастных по устойчивости к изучаемым стрессорам, для запланированных полногеномных исследований.