С 1 июля в лабораториях и научных классах «Сириуса» ведется работа над проектами в рамках научно-технологической программы «Большие вызовы» – 2024. В направлении «Агропромышленные и биотехнологии» в этом году выполняются семь проектов. Например, вместе с экспертами Всероссийского института генетических ресурсов растений имени Н.И. Вавилова (ВИР) при поддержке Российской селекционно-семеноводческой компании «Русид» школьникам предстоит определить образцы подсолнечника, содержащие гены устойчивости к ложной мучнистой росе.
Ложная мучнистая роса – опасное заболевание, поражающее прежде всего листья растений, но иногда также стебли и цветки. Пораженные болезнью листья вянут, замедляется рост растений, возникает угроза его гибели. Глобально это приводит к снижению урожая и его качества.
Важнейшим направлением работы современных селекционеров является поиск в различных сортах растений генов, устойчивых к тем или иным заболеваниям. Эти гены способны наделить растение способностью распознавать патогены и запускать защитные реакции против них.
Особенно важно проводить такую работу в отношении культур, значимых для продовольственной безопасности, например, подсолнечника. Нужные гены можно ввести в такие высокоурожайные сельскохозяйственные культуры и получить новый сорт, устойчивый к опасным патогенам. На «Больших вызовах» участники анализируют несколько сортов подсолнечника, чтобы определить, содержат ли какие-то из них гены, нужные для селекции устойчивых растений.
«Школьники работают с восемью разными линиями подсолнечника изколлекции Всероссийского института генетических ресурсов растений имени Н.И. Вавилова. Линии были выращены в климатической камере из семян примерно за месяц до начала программы. Эти образцы еще не были исследованы нашими учеными, поэтому проект не учебный, а действительно прикладной. На данный момент ученым известно о 37 генах устойчивости подсолнечника к ложной мучнистой росе. В рамках проекта мы будем искать три наиболее эффективных из них – это Plarg, Pl6 и Pl1», – рассказывает руководитель проекта, младший научный сотрудник лаборатории генетики, селекции и биотехнологии декоративных и ягодных культур ВИР имени Н.И. Вавилова Мария Рязанова.
Результаты исследований могут стать материалом для продолжения научной работы по созданию новых сортов и гибридов подсолнечника. Если в результате эксперимента будут найдены устойчивые линии, их в дальнейшем можно будет использовать для скрещивания и получения гибридов, которые будут сочетать лучшие качества исходных форм. При этом важно исследовать как можно больше линий и создать максимально возможное количество удачных комбинаций. Это позволит противостоять разным расам возбудителя заболевания – патогенного гриба Plasmopara halstedi, которые возникают в результате мутаций.
Чтобы провести исследование, участники команды выделят ДНК из исследуемых линий. Затем они проведут полимеразную цепную реакцию (ПЦР) с четырьмя разными комбинациями праймеров. Это позволит определить, какие линии несут конкретный ген устойчивости, а какие – нет. Итоги работы и выводы будут представлены на фестивале проектов в конце программы.
Один из участников команды – Егор Ильин – приехал в «Сириус» из Новосибирска. Агропромышленными технологиями старшеклассник начал интересоваться благодаря дедушке, для которого эта сфера стала делом жизни.
«Мой дедушка – агроном, занимается пчеловодством. Я много наблюдал за его работой, а когда выбирал тему для своего конкурсного проекта, решил остановиться на теме борьбы с вирусами пчел. А проект, который нам предложили здесь, на программе, позволил мне погрузиться в другую сферу – генетику растений. Очень интересно самостоятельно ставить эксперименты и работать руками. Например, мы сами выделяли ДНК из листьев подсолнечника, и я научился работать на амплификаторе – это специальное оборудование для увеличения числа копий ДНК. Это необходимо, чтобы мы могли понять, есть ли в исследуемом образце нужный нам ген. На каждом этапе проекта очень много разнообразной практики. Все эти знания – важная основа будущей профессиональной деятельности», – говорит Егор Ильин.
Сергей Кононов приехал на программу из города Балашиха Московской области. На «Большие вызовы» он прошел благодаря успешно выполненному масштабному проекту. В течение трех лет под наставничеством своего учителя по биологии он реализовывал проект по микроклональному размножению земляники. Накопленный опыт пригодился ему в работе уже над новой задачей.
«Важно не просто найти ген устойчивости, но и проверить, насколько он эффективен. Мы заранее не знаем результат, и это очень интересно – почувствовать себя исследователем. Если нам удастся найти ген устойчивости, это может стать основой для создания нового сорта или гибрида, несущего этот ген. Конечно, для всей нашей команды очень интересно провести данное исследование», – поделился Сергей Кононов.
В 2024 году в рамках направления «Агропромышленные и биотехнологии» школьники включились в задачи по созданию генетических паспортов растений, диагностике вирусных заболеваний хризантем, анализу почвенных бактерий, влияющих на рост растений и другие проекты.
