Аннотация. Сайт-направленный мутагенез посредством генетических конструкций, несущих систему CRISPR/Cas, считается эффективной технологией, активно применяемой для решения самых разных задач генетики и селекции у многих возделываемых культур. Зерновое сорго – уникальная по своей засухоустойчивости и жаростойкости злаковая культура, служащая источником кормов и пищевого зерна в аридных регионах земного шара, приобретающая все большее значение в условиях глобального потепления климата. Одной из основных задач селекции сорго является улучшение сравнительно низкой питательной ценности зерна, обусловленной в том числе устойчивостью его запасных белков – кафиринов – к протеолитическому расщеплению. Нами ранее путем использования технологии CRISPR/Cas у зернового сорго сорта Аванс были получены мутанты с улучшенной перевариваемостью кафиринов в системе in vitro. При этом в качестве мишени был выбран один из членов генного семейства, кодирующего 22 кДа α-кафирин, а именно ген k1C5. Цель данного исследования – изучение потомства полученных нами ранее растений, несущих мутации в гене k1C5, отличающихся улучшенной перевариваемостью белков зерна в системе in vitro, а именно: анализ наследования высокой перевариваемости, проявления основных селекционно-ценных признаков, а также выявление структуры нуклеотидной последовательности, кодирующей сигнальный полипептид 22 кДа α-кафирина у ряда растений из поколения Т0 и их потомства T1. Обнаружено, что у четырех из шести изученных растений Т0, а также у их потомства присутствует одна и та же мутация: замена Т→С в 23-й позиции нуклеотидной последовательности гена k1C5, кодирующей сигнальный полипептид, которая привела к замене кодирующего триплета CTC→CCC (Leu→Pro). Эта мутация располагается за пределами выбранной мишени, в направлении 3’ от последовательности PAM. Высказывается предположение, что данная мутация могла возникнуть в результате ошибок нуклеазы Cas9, обусловленных наличием нескольких последовательностей PAM, расположенных близко друг к другу. Установлено, что потомство двух из трех изученных мутантов (семьи T2 и Т3), выращенное в условиях опытного поля, отличалось от исходного сорта сниженной высотой растения (на 12.4–15.5 %). Длина цветоножки, масса 1000 зерен и масса зерна с метелки не отличались от исходного сорта, за исключением потомства мутанта 2С-1.2.5b, у которого урожай зерна с метелки был снижен. В отличие от исходного сорта, у растений из поколений Т2 и Т3 присутствовали зерновки с модифицированным типом эндосперма (полностью мучнистым, либо с вкраплениями стекловидного эндосперма, либо с тонким стекловидным слоем). Уровень перевариваемости белков зерна в потомстве мутантов 2С-2.1.1 № 13 и 2С-1.2.5a № 14 варьировал от 77 до 84 %, значимо превышая показатель исходного сорта (63.4 ± 2.3 %, p < 0.05). Уровень перевариваемости белков из зерновок с модифицированным эндоспермом был выше, чем у зерновок с обычным стекловидным эндоспермом (84–93 %, p < 0.05). Обсуждаются причины варьирования текстуры эндосперма у потомства полученных мутантов и ее связь с высокой перевариваемостью кафиринов.
Ключевые слова: Sorghum bicolor; CRISPR/Cas; альфа-кафирин; перевариваемость in vitro; эндосперм
Для цитирования: Эльконин Л.А., Геращенков Г.А., Борисенко Н.В., Сарсенова С.Х., Панин В.М. Исследование потомства мутантов сорго, полученных с использованием генетической конструкции CRISPR/Cas9, направленной на индукцию мутаций в гене α-кафирина k1C5. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2025;29(8):1161-1168. doi 10.18699/vjgb-25-122
Финансирование. Работа выполнена при финансовой поддержке Российского научного фонда, грант № 24-16-00063.

Аннотация. РНК-интерференция – мощный инструмент для генного сайленсинга, благодаря чему используется при разработке новых подходов с большим потенциалом для защиты растений от вирусов, насекомых и других патогенов. Как правило, в таких системах геном растений подвергается модификациям с целью синтеза двуцепочечных РНК (дцРНК), необходимых для РНК-интерференции и последующего сайленсинга непосредственно в растительных клетках. Однако с учетом законодательства Российской Федерации такой подход не может использоваться на сельскохозяйственных растениях, что делает невозможным его применение при условии синтеза дцРНК самим растением. Применение экзогенно синтезированной дцРНК может стать перспективным способом защиты растений, так как позволяет избежать создания генетически модифицированных организмов и внедрить полученную разработку в сельском хозяйстве. Также экзогенные дцРНК имеют преимущество по сравнению с химикатами (фунгицидами, инсектицидами и т. д.), используемыми для защиты растений, так как дцРНК действуют посредством своей специфической нуклеотидной последовательности, что делает описанный подход крайне избирательным к патогену и безопасным для других организмов. В совокупности вышеперечисленные факторы делают методы РНК-интерференции весьма перспективными для применения в сельском хозяйстве с целью защиты растений, поэтому встает вопрос о крупномасштабном синтезе экзогенных молекул дцРНК, специфичных к определенному патогену, и выборе оптимального способа их доставки для достижения защитного эффекта. Целью настоящей работы является сайленсинг гена фитоендесатуразы табака Бентхама (Nicotiana benthamiana) с применением экзогенно синтезированной дцРНК. Ген фитоендесатуразы – очень удобная модель в экспериментах по регуляции генной активности, так как его сайленсинг сопровождается ярким фенотипическим проявлением в виде побеления листьев. Синтез дцРНК осуществляли in vivo в клетках Escherichia сoli; в качестве способа доставки выбрана корневая обработка через полив растения – максимально простые и доступные манипуляции. Предполагается, что предложенный подход может быть масштабирован и адаптирован для защиты растений в сельском хозяйстве с помощью методов, в основе которых лежит РНК-интерференция.
Ключевые слова: РНК-интерференция; генный сайленсинг; фитоендесатураза; экзогенная дцРНК; Nicotiana benthamiana; корневая обработка
Для цитирования: Голубева Т.С., Черенко В.A., Филипенко E.A., Жирнов И.В., Иванов A.A., Кочетов A.В. Сайленсинг гена фитоендесатуразы табака Бентхама Nicotiana benthamiana с помощью корневой обработки экзогенной дцРНК. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2025;29(8):1169-1175. doi 10.18699/vjgb-25-123
Финансирование. Исследование выполнено в рамках государственного задания Министерства науки и высшего образования РФ (FWNR-2022-0017).

Abstract. Reverse genetics methods are actively used in plant biology to study the functions of specific genes responsible for the adaptation of plants to various environmental stresses. The present study describes the production and primary characterization of transgenic bread wheat with silenced expression of allen oxide synthase (AOS). AOS is a key enzyme involved in the initial step of biosynthesis of stress-related phytohormones known as jasmonates. To induce silencing of AOS in wheat, we designed the RNA interference (RNAi) vector containing an inverted repeat region of the TaAOS2 gene cloned from genome DNA of cv. Chinese Spring. With the help of biolistic-mediated transformation, a number of transgenic Chinese Spring plants have been produced. Real-Time PCR analysis confirmed the suppression of target gene expression, since transgenic dsRNAi lines accumulated only 21–44 % mRNA of TaAOS2 after leaf wounding compared to the wound-induced level in non-transgenic control. Gas chromatography–mass spectrometry revealed that the silencing of TaAOS2 substantially reduced the accumulation of jasmonic acid (JA) and jasmonoyl-isoleucine conjugate (JA-Ile), while the production of other phytohormones, such as abscisic acid and salicylic acid, was not affected. TaAOS2-silenced lines were characterized by shorter leaves at the juvenile stage, demonstrated a tendency towards reduced plant height and decreased grain weight, while the average flowering time and plant fertility (number of seeds per spike) were not affected. The obtained transgenic lines in combination with AOS-overexpressing lines can be used for further detailed analysis of the adaptive responses controlled by the jasmonate hormonal system.
Key words: allene oxide synthase; jasmonates; Triticum aestivum L.; RNA interference; wounding
For citation: Miroshnichenko D.N., Pigolev A.V., Degtyaryov E.A., Degtyaryova V.I., Alekseeva V.V., Pushin A.S., Dolgov S.V., Savchenko T.V. Effect of RNAi-mediated silencing of the TaAOS2 gene on phytohormone accumulation, growth and productivity in bread wheat. Vavilovskii Zhurnal Genetiki i Selektsii=Vavilov J Genet Breed. 2025;29(8): 1176-1183. doi 10.18699/vjgb-25-124
Funding. This research was funded by the Russian Science Foundation, grant No. 22-16-00047-P

Аннотация. Создание хромосомно-замещенных линий, содержащих одну пару хромосом родственного вида, является одним из способов интрогрессии чужеродного генетического материала. Известно, что частота встречаемости замещений по разным хромосомам генома различается по причине избирательности процесса трансмиссии чужеродных хромосом через гаметы гибридов. Использование моносомных линий с идентифицированными унивалентными хромосомами и молекулярно-генетических SSR-маркеров на стадии проростков позволило осуществить быстрый скрининг идентичности чужеродной хромосомы у беккроссных гибридов, что значительно ускорило и облегчило процесс беккроссирования при создании новых хромосомнозамещенных линий хлопчатника. В ходе изучения процесса передачи хромосомы 2 Аt -субгенома хлопчатника Gossypium barbadense L. при беккроссировании четырех исходных моносомных линий вида G. hirsutum L. моносомными беккроссными гибридами с замещением хромосомы 2 Аt -субгенома были выявлены: снижение скрещиваемости, завязываемости и всхожести гибридных семян; отличия в частоте и характере передачи хромосомы 2 At -субгенома хлопчатника G. barbadensе; регулярность поведения хромосом в мейозе и высокий мейотический индекс; значительное снижение фертильности пыльцы у беккроссных моносомных гибридов BC1F1; специфические морфобиологические особенности моносомных беккроссных растений в виде задержки развития вегетативных и генеративных органов, низкорослости и сниженной облиственности, а также слабой бутонизации и цветения в течение первого года вегетации. По-видимому, такие специфические изменения происходили вследствие реорганизации гибридного генома и интрогрессии чужеродного хроматина. Кроме того, была продемонстрирована эффективность использования молекулярно-генетических микросателлитных (SSR) маркеров для контролирования процессов беккроссирования и элиминации генетического материала донорной линии Pima 3-79 вида G. barbadense с целью отбора генотипов с чужеродным замещением хромосом.
Ключевые слова: хлопчатник; G. hirsutum; G. barbadense; моносомные линии; хромосомно-замещенные гибриды; беккроссирование; SSR-маркеры
Для цитирования: Санамьян М.Ф., Бобохужаев Ш.У., Абдукаримов Ш.С., Уралов Ж.С., Рустамов А.Б. Изучение влияния интрогрессии хромосомы 2 Аt -субгенома хлопчатника вида Gossypium barbadense L. при беккроссировании исходными линиями вида G. hirsutum L. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2025; 29(8):1184-1194. doi 10.18699/vjgb-25-125
Финансирование. Исследование выполнено при финансовой поддержке Министерства высшего образования, науки и инноваций Республики Узбекистан в рамках проекта Ф-ОТ-2021-155.

Аннотация. Резистентность к фунгицидам является мировой проблемой, обуславливающей снижение их эффективности и срока действия вследствие изменения расового состава и вирулентности популяций фитопатогенов. В настоящее время зарегистрирована резистентность более чем у 230 грибных патогенов растений к 100 действующим веществам. Возбудитель карликовой ржавчины (Puccinia hordei Otth.) – один из распространенных и вредоносных в патокомплексе ячменя, в Южном федеральном округе, фиксируется на посевах ежегодно. Исследований по влиянию фунгицидов на характеристики популяции ржавчинных грибов крайне мало, а в отношении P. hordei в России не проводилось. Цель данной работы – проанализировать влияние фунгицидов из химических классов триазолов и стробилуринов на внутрипопуляционные изменения P. hordei по показателям патогенности (вирулентности и агрессивности) в условиях Северо-Кавказского региона России. Для исследования были выбраны двухкомпонентные фунгициды, разрешенные к применению на территории Российской Федерации: Деларо, КС; Амистар Экстра, СК; Амистар Голд, СК. Обработку растений проводили с использованием нескольких норм применения препаратов: 50, 100, 150 и 200 % (рекомендуемая норма применения принята за 100 %). При обработке растений ячменя озимого фунгицидами с различной нормой применения выявлены внутрипопуляционные изменения в структуре P. hordei по вирулентности. Во всех вариантах с увеличением нормы применения фунгицидов происходили снижение частоты изолятов, вирулентных к генам Rph4, Rph5, Rph6+2, Rph12, и увеличение частоты изолятов, вирулентных к Rph14. Не обнаружено изолятов, вирулентных к Rph7, как в исходной популяции, так и в вариантах опыта. Средняя вирулентность популяций гриба, обработанных фунгицидами, во всех вариантах опыта была ниже по сравнению с вирулентностью исходной популяции (без обработки) (48.5 %) и в зависимости от нормы применения варьировала от 33.8 (Амистар Голд, 50 %) до 28. 5 % (Амистар Голд, 200 %). Под действием повышенных норм применения препаратов отмечено увеличение длительности латентного периода развития инфекции – от 168 ч (исходная популяция) до 216 ч (Деларо, Амистар Голд, 200 %). Под действием фунгицидов установлено снижение спорулирующей способности (масса спор с одной пустулы варьировала от 0.013 (исходная популяция) до 0.002 мг (Деларо, Амистар Голд, 200 %) и жизнеспособности P. hordei (от 100 % для исходной популяции до 22.5 % при обработке Амистар Голд, 200 %). Таким образом, популяция P. hordei, подвергавшаяся обработке фунгицидами, характеризуется внутрипопуляционными изменениями по показателям агрессивности и вирулентности, что может существенно увеличивать потери урожая ячменя вследствие как снижения эффективности химической защиты, так и повышения вредоносности патогена.
Ключевые слова: ячмень; карликовая ржавчина; фунгициды; Puccinia hordei; резистентность; патогенность; популяция
Для цитирования: Гвоздева М.С., Кудинова О.А., Руденко В.Д., Волкова Г.В. Внутрипопуляционные изменения Puccinia hordei под воздействием двухкомпонентных фунгицидов различных химических классов. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2025;29(8):1195-1202. doi 10.18699/vjgb-25-126
Финансирование. Работа выполнена в рамках гранта Российского научного фонда № 23-76-10063, https://rscf.ru/project/23-76-10063/

Аннотация. Стеблевая ржавчина, вызываемая грибом Puccinia graminis f. sp. tritici (Pgt), является вредоносным заболеванием, поражающим посевы зерновых культур. Традиционный способ борьбы с этим и другими инфекционными болезнями растений − использование химических средств защиты. В качестве их эффективной и безопасной альтернативы все чаще рассматриваются биопестициды, а также индукторы болезнеустойчивости растений, в частности на основе хитозана, производного хитина. Недавно разработана глобулярная форма хитозана − Новохизоль, имеющая ряд преимуществ и показавшая свою эффективность в предварительных полевых и лабораторных экспериментах. Однако в настоящее время отсутствуют работы, посвященные влиянию данного препарата на экспрессию генов защиты. Поэтому целью данной работы стали поиск генов, принимающих участие в реакции растений мягкой пшеницы Triticum aestivum L. на заражение стеблевой ржавчиной, и оценка влияния обработки препаратом Новохизоль на их транскрипцию в ходе инфекционного процесса. В качестве модели были задействованы линия пшеницы с геном устойчивости к стеблевой ржавчине Sr6 и два отобранных изолята Pgt для этой линии: авирулентный (Avr6) и вирулентный (vr6), позволяющие сопоставить эффекты препарата Новохизоль в зависимости от генетической совместимости в патосистеме растение−патоген. Для анализа уровня транскрипции генов защиты использовали листовой материал в различных временных точках, от 3 до 144 ч после инокуляции растений патогеном. Количественный ПЦР-анализ показал повышение уровня транскрипции генов CERK1, PR3, PR4, PR5, PR6 и PR9 у растений, обработанных изучаемым биопестицидом и инфицированных различными изолятами Pgt, по сравнению с необработанными инфицированными растениями. Полученные данные подтверждают, что одна из оптимальных стратегий повышения устойчивости зерновых культур к грибным патогенам с точки зрения экологической безопасности – сочетание методов селекции по генам специфической устойчивости с применением биологических средств защиты.
Ключевые слова: биопестицид; хитозан; Новохизоль; гены защиты; стеблевая ржавчина; транскрипция; мягкая пшеница
Для цитирования: Щербань А.Б., Разуваева А.В., Сколотнева Е.С., Фоменко В.В. Влияние биопестицида Новохизоль на экспрессию генов защиты при заражении пшеницы стеблевой ржавчиной Puccinia graminis f. sp. tritici. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2025;29(8):1203-1212. doi 10.18699/vjgb-25-127
Финансирование. Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда № 23-16-00119.
Благодарности. Выращивание растений с последующей обработкой препаратами и заражением проводилось в Центре коллективного пользования репродукции растений ИЦиГ СО РАН при поддержке бюджетного проекта FWNR-2022-0017.

Аннотация. В ответ на стрессовое воздействие в геноме растения происходят эпигенетические модификации, вместе формирующие стрессовую память, которая может наследоваться и повышает эффективность защитной реакции растения на повторные стрессовые события. Гены, чья экспрессия становится мишенью эпигенетических модификаций, служат биомаркерами стрессовой памяти. Их характерными признаками считаются профиль экспрессии, различающийся между ответами на первичное и повторное стрессовые события, а также длительное удерживание изменений после отмены стресса. Томат (Solanum lycopersicum L.) – важная овощная культура, урожайность которой снижается при засолении почв. К генам, индуцируемым солевым стрессом, относятся гены транскрипционных факторов подсемейства DREB2 (DEHYDRATION-RESPONSIVE ELEMENT-BINDING PROTEIN 2). В настоящей работе проведена оценка генов SlDREB2 томата как возможных генов-маркеров памяти о солевом стрессе. Для этого в листьях растений двух сортов, Гном и Отрадный, с разной степенью солеустойчивости была определена экспрессия генов SlDREB16, 20, 22, 24, 43, 44 и 46 в ответ на 24-ч воздействие NaCl и в динамике продолжительного (14 дней) послестрессового периода восстановления. Выявлены значительные генотипспецифичные колебания уровней транскриптов генов как в контроле, так и в подвергнутых стрессу растениях. Показано, что в процессе длительной фазы памяти экспрессия генов возвращается к контрольным показателям либо временно (SlDREB24, 44 и 46 у среднеустойчивого сорта Гном через 7 дней; через 14 дней экспрессия снова меняется), либо медленно (SlDREB16 и 43 у высокоустойчивого сорта Отрадный через 14 дней восстановления). Было определено, что только два гена, SlDREB22 и 46, имеют сходный между сортами паттерн колебаний экспрессии в динамике стресса и восстановления, а ген SlDREB20 не экспрессируется ни в контроле, ни в опыте. Полученные данные позволили предположить, что гены подсемейства SlDREB2, кроме SlDREB20, участвуют в ответе S. lycopersicum на солевой стресс генотип-специфичным образом и могут служить маркерами стрессовой памяти, сцепленными с эпигенетической регуляцией адаптации томата к солевому стрессу. Гены SlDREB16, 28, 43 и 44 могут вносить вклад в определение различий в механизме регуляции ответа растений на солевой стресс между солеустойчивыми генотипами S. lycopersicum. Полученные результаты могут стать основой для дальнейших исследований роли генов SlDREB2 в эпигенетической регуляции адаптации растений томата к солевому стрессу, что может быть использовано в селекции солеустойчивых сортов.
Ключевые слова: томат; Solanum lycopersicum L.; солевой стресс; стрессовая память; фаза памяти; транскрипционные факторы SlDREB2; экспрессия генов; гены-кандидаты стрессовой памяти
Для цитирования: Филюшин М.А., Щенникова А.В., Кочиева Е.З. Дифференциальный профиль экспрессии генов транскрипционных факторов подсемейства DREB2 в динамике солевого стресса и послестрессового восстановления растений томата. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2025;29(8):1213-1220. doi 10.18699/vjgb-25-128
Финансирование. Работа выполнена при поддержке РНФ № 24-16-00043 (анализ экспрессии генов) и Министерства науки и высшего образования РФ (подготовка растений).

Аннотация. Изучение молекулярно-генетических механизмов реакций растений на специфические условия роста и стрессовые факторы – одно из приоритетных направлений исследований, нацеленных на создание новых сортов сельскохозяйственных культур, в частности риса и пшеницы. К числу таких факторов относятся абиотические стрессы (высокие или низкие температуры, засуха, засоление, загрязнение почвы металлами), биотические стрессы (патогены, вредители), а также реакции растений на регуляторные факторы (удобрения, гормоны, элиситоры и другие соединения). Современные исследования в области генетики растений основаны на понимании того, что формирование любых фенотипических характеристик (молекулярно-генетических, биохимических, физиологических, морфологических и др.) контролируется генными сетями – группами согласованно функционирующих генов, взаимодействующих через свои продукты (РНК, белки и метаболиты). Ранее с целью реконструкции генных сетей, значимых для биологии и биомедицины, нами была разработана интеллектуальная компьютерная система ANDSystem, предназначенная для автоматизированного извлечения знаний из текстов научных публикаций и баз данных. В настоящей работе, используя адаптированную версию ANDSystem для растений, мы создали базу знаний SmartCrop для решения задач, связанных с изучением молекулярно-генетических механизмов взаимодействий «генотип–фенотип–среда» для сельскохозяйственно ценных культур риса и пшеницы. SmartCrop предназначена для помощи исследователям в решении таких задач, как интерпретация результатов омиксных экспериментов на растениях: установление связей между наборами генов и биологическими процессами, фенотипическими признаками и др.; реконструкция генных сетей, описывающих отношения между молекулярно-генетическими объектами и понятиями в селекции, феномике, семеноводстве, фитопатологии; выявление регуляторных и сигнальных путей, ответных реакций растений на специфические условия роста и биотические и абиотические стрессы; прогнозирование генов-кандидатов для генотипирования; поиск маркеров для маркер-опосредованной селекции; выявление потенциальных мишеней (генов и белков) для субстанций, влияющих на растения (контролирующих процессы прорастания семян, вегетативного роста, эффективного поглощения питательных веществ и улучшения устойчивости к стрессовым факторам).
Ключевые слова: база знаний SmartCrop; ANDSystem; извлечение знаний из текстов; искусственный интеллект; молекулярно-генетические механизмы; рис; пшеница; ассоциативные генные сети; абиотические стрессы; биотические стрессы; взаимодействия генотип–фенотип–среда; омиксные технологии; длинные некодирующие РНК; маркер-опосредованная селекция; адаптация растений; стрессоустойчивость
Для цитирования: Деменков П.С., Иванисенко Т.В., Клещев М.А., Антропова Е.А., Яцык И.В., Волянская А.Р., Адамовская А.В., Мальцева А.В., Вензель А.С., Чао Х., Чен М., Иванисенко В.А. SmartCrop: база знаний молекулярно-генетических механизмов адаптации риса и пшеницы к стрессовым факторам. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2025;29(8):1221-1234. doi 10.18699/vjgb-25-129
Финансирование. Работа ПСД, ТВИ, МАК, ЕАА, ИВЯ, АРВ, АВА, АВМ, АСВ и ВАИ поддержана российско-китайским грантом Российского научного фонда № 23-44-00030. Работа МЧ (MCh) и ХЧ (HCh) поддержана Национальным фондом естественных наук Китая (№ 32261133526).

Аннотация. Возбудитель сетчатой пятнистости листьев ячменя Pyrenophora teres Drechs. f. teres (Ptt) относится к эпифитотийно опасным патогенам ячменя. Разработка генетической защиты от этой болезни – важное звено ресурсосберегающих и экологически безопасных технологий возделывания ячменя. Для селекции на устойчивость к Ptt необходимы эффективные маркеры QTL, контролирующих как качественную, так и количественную устойчивость. При проведении полногеномного анализа (GWAS) нами выявлены образцы ячменя различного происхождения, SNP-гаплотипы которых ассоциировались с локусами устойчивости одновременно на разных хромосомах. Целью исследований была валидация SNP-маркеров локусов устойчивости к Ptt на хромосомах 3Н, 4Н и 6Н с использованием F2 популяции от скрещивания шести устойчивых образцов к-5900, к-8829, к-8877, к-14936, к-30341 и к-18552 с восприимчивым сортом Tatum. Расщепление по устойчивости во всех комбинациях скрещиваний подтвердило наличие нескольких генетических детерминант устойчивости у изучаемых образцов. Для изучения полиморфизма родительских компонентов скрещиваний и соответствия фенотипа наличию/отсутствию маркера в расщепляющихся популяциях были разработаны праймеры со специфичным 3’-концом, CAPS- и KASP-маркеры. Значимая связь (p < 0.05) наличия CAPSмаркера JHI-Hv50k-2016-391380 HindIII на хромосоме 6Н и фенотипа устойчивости к Ptt у растений F2 выявлена в комбинациях скрещивания восприимчивого сорта Tatum с образцами к-5900, к-8829, к-8877 и к-18552; на хромосоме 4Н при фрагментном анализе значимая связь с фенотипом устойчивости в популяции F2 с участием образца к-8877 выявлена для маркера JHI-Hv50k-2016-237924, образца к-5900 для маркера SCRI_RS_181886 и образца к-8829 для маркера JHI-Hv50k-2016-166356. Наличие QTL на хромосоме 6Н, контролирующего качественную устойчивость у четырех образцов ячменя, маскирует проявление других генов с меньшим фенотипическим проявлением, что и является причиной несоответствия фенотипа устойчивости и наличия молекулярного маркера в расщепляющихся популяциях. Доноры устойчивости и молекулярные маркеры с доказанной эффективностью могут быть использованы в MAS для создания устойчивых к возбудителю сетчатой пятнистости сортов ячменя. Ключевые слова: образцы ячменя; сетчатая пятнистость; устойчивость; SNP-маркеры; CAPS-маркеры; KASPмаркеры; доноры устойчивости
Для цитирования: Афанасенко О.С., Мироненко Н.В., Лашина Н.М., Розанова И.В., Кырова Е.И., Никольская Ю.С., Зубкович А.А. Валидация маркеров, разработанных для выявления локусов устойчивости к Pyrenophora teres f. teres на хромосомах ячменя 3Н, 4Н и 6Н при полигенном наследовании признака. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2025;29(8):1235-1245. doi 10.18699/vjgb-25-133
Финансирование. Работа поддержана грантом РНФ № 24-26-00072.

Abstract. Guar (Cyamopsis tetragonoloba (L.) Taub), is an important short-day legume crop, whose cultivation is limited at high latitudes due its photoperiod sensitivity, that negatively impacts flowering and maturation of this industrialoriented crop. In its close relative, soybean, the E1 gene has been highly associated with the regulation of flowering time under long-day conditions. In this study we investigated the natural diversity of the E1 homologue gene (CtE1) in a panel of 144 guar accessions. For this purpose, the CtE1 gene was amplified and sequenced using Illumina. As a result, five novel SNPs were identified in the 5’-untranslated region, coding region, and 3’-untranslated region of the CtE1 gene. One non-synonymous SNP was located in the coding region causing a conservative Arg→Lys substitution. Based on the identified SNP, five KASP markers linked to polymorphism in the target gene were developed and tested in the guar collection. No significant associations were detected between discovered SNPs and available data on variability in flowering time or vegetation period length in the cohort of 144 accessions. These findings suggest that natural variation of the CtE1 gene in the studied germplasm collection has minimal effect on flowering or maturation. The limited functional allelic diversity observed in the CtE1 gene of guar compared to the E1 gene in soybean likely reflects differences in their evolutionary histories, domestication bottlenecks, and selection pressures.
Key words: guar; photoperiod; flowering time; CtE1 gene; GT-seq genotyping; SNP; KASP markers
For citation: Criollo Delgado L., Zewude D., Karzhaev D.S., Polev D.E., Potokina E.К. Identification of CtE1 gene nucleotide polymorphisms and development of SNP-based KASP markers in guar (Cyamopsis tetragonoloba (L.) Taub.). Vavilovskii Zhurnal Genetiki i Selektsii=Vavilov J Genet Breed. 2025;29(8):1246-1254. doi 10.18699/vjgb-25-134
Funding. The work was supported by the Russian Science Foundation (grant No. 24-26-00073).

Аннотация. Образцы дикой полбы Triticum dicoccoides обладают высоким содержанием белка и микроэлементов в зерне, но при скрещивании с сортами мягкой пшеницы гибридам наряду с ценными признаками могут передаваться и нежелательные свойства дикорастущего сородича (низкая урожайность, ломкость колоса, трудный обмолот). В рамках данного исследования изучена возможность улучшения современных сортов мягкой пшеницы по комплексу хозяйственно полезных признаков посредством использования линии пшеницы с генетическим материалом дикой полбы (л29), сочетающей высокую цитологическую стабильность с улучшенной питательной ценностью и продуктивностью. Исследовали гибриды F4–F5, полученные от скрещивания в прямом и обратном направлениях четырех сортов яровой мягкой пшеницы с л29. Фрагменты интрогрессии генетического материала T. dicoccoides выявляли с применением метода дифференциального окрашивания хромосом по Гимза (С-бэндинг) и генотипирования маркерами SSR. Оценку цитологической стабильности проводили на основе изучения поведения хромосом в микроспорогенезе. Содержание макро- (К, Р, Са, Mg) и микроэлементов (Zn, Fe, Cu, Mn) в зерне определяли методом атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно связанной плазмой; показатели качества зерна – на анализаторе «Инфра ЛЮМ ФТ-12». Данные C-бэндинга и микросателлитного анализа свидетельствуют о высокой частоте включения чужеродного генетического материала в геном гибридных форм. Среди потомства восьми комбинаций скрещивания выявлены все характерные для л29 варианты интрогрессий материала полбы (1ВL, 2BS, 3В, 5В, 6AL), причем рекомбинантная хромосома 3В обнаружена во всех гибридных комбинациях. Для гибридов характерен высокий уровень цитологической стабильности (мейотический индекс составил 90.0–98.0 %). Показана эффективность использования линии пшеницы с включением генетического материала T. dicoccoides для улучшения современных сортов по содержанию белка, клейковины и минерального состава зерна без снижения продуктивности. Выделены вторичные интрогрессивные гибриды, превосходящие родительские сорта по комплексу признаков качества зерна в оба года исследования и не уступающие им по основным показателям продуктивности.
Ключевые слова: мягкая пшеница Triticum aestivum L.; дикая полба Triticum dicoccoides; интрогрессивные линии; C-бэндинг; SSR-анализ; микроспорогенез; качество зерна; продуктивность
Для цитирования: Орловская О.А., Яцевич К.К., Милько Л.В., Казнина Н.М., Дубовец Н.И., Кильчевский А.В. Использование линии пшеницы с генетическим материалом дикой полбы для улучшения современных сортов Triticum aestivum L. по комплексу хозяйственно полезных признаков. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2025;29(8):1255-1266. doi 10.18699/vjgb-25-130
Финансирование. Работа выполнена при поддержке БРФФИ (грант № Б20Р-240) и проекта 2.10.2 ГПНИ «Биотехнологии-2».

Аннотация. Лен – важная сельскохозяйственная культура многофункционального использования. Pазнонаправленная селекция на содержание масла в семенах и волокна в стеблях привела к возникновению двух морфотипов – льна-долгунца и льна масличного. Ранее, используя однонуклеотидные полиморфизмы, мы охарактеризовали генетическое разнообразие у 306 образцов льна из коллекции российского Федерального научного центра лубяных культур. Вместе с тем более крупные структурные вариации также играют существенную роль в формировании агрономически важных признаков растений и могут быть применены для дальнейшего улучшения льна. Здесь мы задействовали ту же коллекцию льна, чтобы предсказать сайты новых инсерций транспозонов и оценить роль таких инсерций в формировании агрономически важных признаков, а также в процессе окультуривания льна. Мы обнаружили 588 480 новых сайтов инсерций транспозонов, не содержащихся в референсном геноме льна (сборка NCBI ASM22429v2), из которых большая часть приходилась на ретротранспозоны суперсемейств Copia и Gypsy, а среди ДНК транспозонов чаще всего встречались сайты инсерции суперсемейств MULE-MuDR, hAT и CMC-EnSpm. В отличие от однонуклеотидных полиморфизмов, которых было значительно больше у льна масличного, чем у долгунцов, мы не обнаружили столь существенной разницы в числе инсерций разных семейств транспозонов на одно растение у образцов разного морфотипа. Aнализ геномных областей, затронутых недавними селекционными усилиями, выявил в общей сложности 61 район-кандидат, из которых 18 районов пересекались с QTL, ассоциированными с важными агрономическими признаками. Интересно, что пять участков уменьшения генетического разнообразия у культурных сортов и кряжей при сравнении их со староместными сортами также были идентифицированы как участки уменьшения разнообразия при использовании в качестве маркеров однонуклеотидных полиморфизмов. При полногеномном поиске ассоциаций найдено 50 инсерций ТЕ, ассоциированных с разными фенотипическими признаками, причем многие ассоциации подтверждаются несколькими моделями или обнаруживаются в данных по нескольким годам. Таким образом, сайты инсерции транспозонов – важный источник генетического разнообразия у льна наряду с однонуклеотидными полиморфизмами, что позволяет использовать их для дальнейшего улучшения культуры при селекции.
Ключевые слова: лен; Linum usitatissimum; транспозоны; GWAS; генетическое разнообразие; селекция
Для цитирования: Дук М.А., Станин В.А., Канапин А.А., Самсонова А.А., Рожмина Т.А., Самсонова М.Г. Транспозоны льна: роль в генетическом разнообразии, окультуривании и детерминации хозяйственно ценных признаков. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2025;29(8):1267-1276. doi 10.18699/vjgb-25-131
Финансирование. Работа выполнена при поддержке гранта РНФ № 23-16-00037.

Аннотация. Длина (продолжительность) вегетационного периода является одним из ключевых хозяйственно важных признаков зерновых культур. У пшениц основное влияние на него оказывают гены Vrn, контролирующие тип (яровость vs. озимость) и скорость развития растений. В настоящей работе по признаку «тип развития» изучено 137 образцов дикой полбы Triticum dicoccoides (Körn. ex Aschers. et Graebn.) Schweinf., среди которых выявлено 39 яровых. Методом секвенирования у яровых образцов установлены нуклеотидные последовательности промоторной области гена Vrn-A1. Идентифицировано пять аллельных вариантов: Vrn-A1b.1, Vrn-A1b.2, Vrn-A1b.4, Vrn-A1d, Vrn-A1u. Три яровых образца, PI355457, PI190919 и PI560817 T. dicoccoides, содержали одновременно два аллеля гена Vrn-A1: Vrn-A1d и не описанный ранее аллельный вариант, обозначенный авторами как Vrn-A1b.8. Промоторная область этого аллеля имела несколько делеций относительно интактного варианта, одна из которых захватывала 8 п.н. VRN-бокса. В контролируемых условиях теплицы у образцов была определена длина вегетационного периода и методом 2B-PLS анализа (two-block partial least squares analysis) оценена связь между аллельными вариантами гена Vrn-A1 и длиной вегетационного периода яровых образцов T. dicoccoides. Коэффициент корреляции (r) между этими признаками составил 0.534. Был рассчитан также коэффициент корреляции между длиной вегетационного периода растений и регионами происхождения образцов (r = 0.478). Показано, что образцы, имеющие одинаковые аллели гена Vrn-A1 и происходящие из одного региона, могут значительно отличаться между собой по длине вегетационного периода. Наличие фенотипических различий при одинаковом аллельном составе гена Vrn-A1 указывает на вклад иных наследственных факторов, локализованных в геномах этих образцов, что обусловливает их ценность в качестве новых источников генетических ресурсов, способствующих расширению биоразнообразия сортов возделываемых видов пшениц.
Ключевые слова: дикая полба; Triticum dicoccoides; яровой тип развития; ген Vrn-A1; аллели; длина вегетационного периода; 2B-PLS анализ
Для цитирования: Чепурнов Г.Ю., Чэнь Ч., Блинов А.Г., Ефимов В.М., Гончаров Н.П. Влияние аллельных вариантов гена Vrn-A1 на длину вегетационного периода у Triticum dicoccoides. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2025;29(8):1277-1287. doi 10.18699/vjgb-25-132
Финансирование. Работа выполнена при финансовой поддержке государственного бюджетного проекта FWNR-2025-0009.
Благодарности. Растения выращены в ЦПК репродукции растений ИЦиГ СО РАН в рамках бюджетного проекта FWNR-2022-0017. Секвенирование выполнено в ЦКП геномики СО РАН (Новосибирск, РФ, URL: http://www.niboch. nsc.ru/doku.php/corefacility, дата обращения 02.04.2025). Авторы благодарны д.б.н. А.Б. Щербаню (ИЦиГ СО РАН) за предоставление дополнительной информации по образцам Triticum dicoccoides, изученным в его работе.

Abstract. This paper reviews existing approaches for reconstructing frame-based mathematical models of molecular genetic systems from the level of genetic synthesis to models of metabolic networks. A frame-based mathematical model is a model in which the following terms are specified: formal structure, type of mathematical model for a particular biochemical process, reactants and their roles. Typically, such models are generated automatically on the basis of description of biological processes in terms of domain-specific languages. For molecular genetic systems, these languages use constructions familiar to a wide range of biologists in the form of a list of biochemical reactions. They rely on the concepts of elementary subsystems, where complex models are assembled from small block units (“frames”). In this paper, we have shown an example with the generation of a classical repressilator model consisting of three genes that mutually inhibit each other’s synthesis. We have given it in three different versions of the graphic standard, its characteristic mathematical interpretation and variants of its numerical calculation. We have shown that even at the level of frame models it is possible to identify qualitatively new behaviour of the model through the introduction of just one gene into the model structure. This change provides a way to control the modes of behaviour of the model through changing the concentrations of reactants. The frame-based approach opens the way to generate models of cells, tissues, organs, organisms and communities through frame-based model generation tools that specify structure, roles of modelled reactants using domain-specific languages and graphical methods of model specification.
Key words: Hill functions; mathematical modelling; gene networks; frame-based models; domain-specific languages
For citation: Kazantsev F.V., Lashin S.A., Matushkin Yu.G. Frame-based mathematical models – a tool for the study of molecular genetic systems. Vavilovskii Zhurnal Genetiki i Selektsii=Vavilov J Genet Breed. 2025;29(8):1288-1294. doi 10.18699/vjgb-25-135
Funding. This work was supported by the Ministry of Science and Higher Education of the Russian Federation (the Federal Scientific-technical programme for genetic technologies development for 2019–2030, agreement No. 075-15-2025-516).

Аннотация. Длинные некодирующие РНК (днРНК) играют важную роль в регуляции экспрессии генов, включая взаимодействия с микроРНК (миРНК), выполняя функцию молекулярных «губок». Для предсказания таких взаимодействий, как правило, применяются методы биоинформатики. Для уточнения предсказаний компьютерных программ можно использовать дополнительные данные на основе коэкспрессии миРНК и днРНК. В настоящей работе исследуются потенциальные взаимодействия между днРНК и миРНК у мутантной линии кукурузы fuzzy tassel (fzt), характеризующейся сниженной экспрессией некоторых миРНК вследствие мутации в гене Dicer-like1 (DCL1) в тканях побега и соцветия. Проведена сборка транскриптомов на основе данных RNA-seq побега и соцветия кукурузы контрольной и мутантной линий. Данные были взяты из архива SRA NCBI. Для побега было идентифицировано десять днРНК, достоверно изменяющих свой уровень экспрессии между контрольной и мутантной группами, девять из них повышают экспрессию у мутантных растений. Для соцветия идентифицировано 34 дифференциально экспрессирующихся днРНК (20 с повышенным уровнем экспрессии у мутантных линий). Для днРНК с повышенным уровнем собственной экспрессии и миРНК с пониженным уровнем экспрессии в мутантных линиях были предсказаны потенциальные взаимодействия с помощью алгоритма машинного обучения PmliPred. С использованием программы IntaRNA подтверждена возможность комплементарного связывания для выявленных пар миРНК–днРНК, что позволило построить конкурирующие эндогенные РНК-сети. Анализ структуры этих сетей показал, что отдельные днРНК способны связывать несколько миРНК одновременно, подтверждая их регуляторную функцию в качестве «губок» для миРНК. Полученные результаты углубляют понимание посттранскрипционной регуляции у кукурузы и открывают перспективы для селекционных разработок, направленных на повышение стрессоустойчивости и продуктивности растений.
Ключевые слова: днРНК; миРНК; регуляция генов; кукуруза; мутация fzt; DCL1; биоинформатика; взаимодействие РНК; конкурирующие эндогенные РНК
Для цитирования: Янь Ц., Пронозин А.Ю., Афонников Д.А. Компьютерное предсказание сети взаимодействий длинных некодирующих РНК и микроРНК кукурузы на основе транскриптома мутантной линии fuzzy tassel. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2025;29(8):1295-1303. doi 10.18699/vjgb-25-136
Финансирование. Работа поддержана бюджетным проектом № FWNR-2022-0020. Благодарности. Обработка данных проводилась с использованием вычислительных ресурсов ЦКП «Биоинформатика» ИЦиГ СО РАН.

Аннотация. Эндофитные бактерии способны влиять на доступность различных соединений, урожайность и рост сельскохозяйственных растений, а также обеспечивать устойчивость к болезням и вредителям. Поэтому исследование эндофитов сельскохозяйственно значимых культурных растений является перспективной задачей в области биологической защиты растений. В данной работе рассмотрены изоляты штаммов бактерий, полученные из листьев и/или корней пшеницы, рапса и сои. Было произведено полногеномное секвенирование изолятов. С помощью аналитического конвейера собраны и охарактеризованы геномы 15 штаммов бактерийэндофитов культурных растений, проанализирован их инсектицидный и фунгицидный потенциал. Анализ генного репертуара с помощью программы GenAPI показал высокую степень соответствия между генным репертуаром штамма BZR 585 относительно Alcaligenes phenolicus, BZR 762 и BZR 278 относительно Alcaligenes sp., BZR 588 и BZR 201P относительно Paenochrobactrum pullorum. Во всех штаммах, за исключением BZR 162, BZR 588 и BZR 201P, найдены гены, кодирующие белки, обладающие фунгицидной активностью, такие как итурины, фенгицины и сурфактины. Также во всех штаммах найдены гены, кодирующие белки с инсектицидной активностью, а именно: GroEL, Spp1Aa1, Spp1Aa2, Vpb1Ab1, Vpb4Ca1, HldE, фенгицин, микосубтилин и бацилломицин. Полученные геномные данные подтверждены экспериментальными испытаниями: ранее показана высокая инсектицидная активность штаммов BZR 1159, BZR 936, BZR 920 и др. против Galleria mellonella, Tenebrio molitor и Cydia pomonella, а также фунгицидные свойства против Fusarium, Alternaria, Trichothecium. Это демонстрирует практическую значимость выявленных генетических детерминант для создания новых агентов биоконтроля.
Ключевые слова: биоинформатика; сравнительная геномика; эндофиты; биоконтроль
Для цитирования: Лахова Т.Н., Клименко А.И., Васильев Г.В., Гырнец Е.Ю., Асатурова А.М., Лашин С.А. Исследование инсектицидного и фунгицидного потенциала бактерий эндофитов пшеницы, сои и рапса методами биоинформатического анализа. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2025;29(8):1304-1317. doi 10.18699/vjgb-25-137
Финансирование. Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда № 23-16-00260, https:// rscf.ru/en/project/23-16-00260/. Секвенирование геномов проведено в ЦКП «Центр геномных исследований» ИЦиГ СО РАН, высокопроизводительные вычисления – с использованием ресурсов ЦКП «Биоинформатика» ИЦиГ СО РАН при поддержке бюджетного проекта № FWNR-2022-0020.

Аннотация. Макаки резус (Macaca mulatta) являются наиболее распространенными нечеловекообразными приматами, их используют в качестве модельных объектов, в первую очередь, из-за филогенетической и физиологической близости к человеку. В настоящее время модельные организмы широко используются для целого ряда исследований, в том числе на уровне транскриптома. При этом для анализа экспрессии отдельных генов применяется универсальный метод – полимеразная цепная реакция в реальном времени. Проведение такого рода исследований всегда требует предварительного подбора «генов домашнего хозяйства» (ГДХ) – генов, необходимых для реализации основных функций в клетке и стабильно экспрессирующихся в различных типах клеток и при разных условиях. На сегодняшний день для макак резус существуют лишь две систематизированные работы по поиску ГДХ, но эти исследования проводились лишь для тканей мозга и не учитывают такой важный критерий, как связь ГДХ с заболеваниями. В связи с этим в нашей работе были сформулированы ключевые критерии, учитываемые при подборе ГДХ. Проведены поиск и систематизация кандидатных ГДХ. В результате сформированы две панели перспективных ГДХ для M. mulatta: расширенная панель на 56 генов и малая панель, состоящая из восьми генов: ARHGDIA, CYB5R1, NDUFA7, RRAGA, TTC1, UBA6, VPS72 и YWHAH. Обе панели соответствуют всем критериям подбора ГДХ (не имеют псевдогенов ни у макаки, ни у человека, характеризуются стабильной и достаточной экспрессией в мозге макак резус и могут быть использованы для анализа экспрессии не только в мозге, но и в периферической крови). Однако необходимо отметить, что данные экспериментально не верифицированы и требуют проверки в лабораторных условиях.
Ключевые слова: Macaca mulatta; экспрессионный анализ; «ген домашнего хозяйства»; ПЦР в реальном времени; экспрессия
Для цитирования: Шульская М.В., Алиева А.Х., Кумаков И.Р., Шадрина М.И., Сломинский П.А. Поиск генов домашнего хозяйства для анализа изменения экспрессии отдельных генов у Macaca mulatta. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2025;29(8):1318-1324. doi 10.18699/vjgb-25-138
Финансирование. Работа выполнена при поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации (Федеральная научно-техническая программа развития генетических технологий на 2019– 2030 годы, соглашение № 075-15-2025-491 от 30 мая 2025 года).

Аннотация. Гипертония считается ведущим фактором риска развития многих сердечно-сосудистых заболеваний. Одним из ключевых факторов, способствующих развитию гипертонии, является хронический психоэмоциональный стресс. Изучение молекулярно-генетических механизмов развития гипертонии человека проводят на животных, в том числе на специально созданных инбредных линиях крыс, моделирующих различные формы гипертонии человека. В настоящей работе использованы данные из базы данных RatDEGdb о 144 генах гипоталамуса, которые представляют общий ответ на рестрикционный стресс у гипертензивных крыс НИСАГ и нормотензивных крыс WAG. Эти гены крыс были аннотированы изменениями экспрессии ортологичных им генов человека с использованием данных о 17458 дифференциально экспрессирующихся генах (ДЭГ) пациентов с артериальной гипертензией по сравнению с нормотензивными пациентами. Для выявленных пар ортологов между ДЭГ гипоталамуса крысы после рестрикционного стресса и пациентов с артериальной гипертензией применили анализ главных компонент. Две главные компоненты, соответствующие линейной комбинации значений log2 изменений экспрессии, связанные со сходством (PC1) и различием (PC2) ответа на психоэмоциональный стресс двух линий крыс, с одной стороны, и разными формами гипертонии человека, с другой, объясняли соответственно 64 и 33 % дисперсии дифференциальной экспрессии генов. Выявленная значимая корреляция между значениями PC1 и PC2 для группы ДЭГ со стресс-индуцированным снижением экспрессии указывает на существование общего молекулярного механизма между психоэмоциональным стрессом и гипертонией. Их функциональная аннотация позволила предположить, что стресс-индуцированное снижение экспрессии генов, участвующих в функционировании плазматической мембраны и одновременно во взаимодействии с межклеточным пространством, является наиболее вероятным вкладом психоэмоционального стресса в формирование гипертензивного статуса пациентов, а транскрипционный фактор SMARCA4 – наиболее вероятным участником эпигенетической модификации экспрессии генов в результате хронического стресса. Также предложены маркеры периферической крови для диагностики психоэмоционального стресса.
Ключевые слова: крыса; человек; дифференциально экспрессирующийся ген (ДЭГ); артериальная гипертония; стресс; биомедицинская модель; метод главных компонент
Для цитирования: Ощепков Д.Ю., Маковка Ю.В., Чадаева И.В., Богомолов А.Г., Федосеева Л.А., Серяпина А.А., Пономаренко М.П., Маркель А.Л., Редина О.Е. Гены, представляющие стресс-зависимую компоненту при развитии артериальной гипертонии. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2025;29(7):1325-1337. doi 10.18699/vjgb-25-139
Финансирование. Работа поддержана бюджетным проектом FWNR-2022-0020 ИЦиГ СО РАН. Благодарности. Авторы выражают благодарность Центру коллективного пользования (ЦКП) «Биоинформатика» за предоставление вычислительных ресурсов и ЦКП «Генофонды лабораторных животных» ИЦиГ СО РАН за разведение и содержание крыс, анализ которых использован в публикации.

Abstract. In the last few decades, yeasts have been successfully engineered to be an excellent microbial cell factory for producing recombinant proteins with desired properties. This was due to their cost-effective characteristics and the successful application of genomic modification technologies. In addition, yeasts have a conserved post-translational modification pathway among eukaryotic organisms, which ensures the correct folding of recombinant proteins. However, the folding machinery cannot always cope with the load caused by the overexpression of recombinant genes, leading to the accumulation of misfolded proteins, the formation of aggregates and low production. Therefore, the protein-folding capacity of the endoplasmic reticulum (ER) remains one of the main limitations for heterologous protein production in yeast host organisms. However, thanks to many years of effective research of the fundamental mechanisms of protein folding, these limitations have been largely overcome. The study of folding in both model organisms and bioproducers has allowed to identify the molecular factors and cellular mechanisms that determine how a nascent polypeptide chain acquires its three-dimensional functional structure. This knowledge has become the basis for developing new effective techniques for engineering highly productive yeast strains. In this review, we examined the main cellular mechanisms associated with protein folding, such as ER transition, chaperone binding, oxidative folding, glycosylation, protein quality control. We discuss the effectiveness of applying this knowledge to the development of various engineering techniques aimed at overcoming bottlenecks in the protein folding system. In particular, selection of optimal signal peptides, coexpression with chaperones and foldases, modification of protein quality control, inhibition of proteolysis, and other techniques have allowed to enhance the ability of yeast bioproducers to effectively secrete heterologous proteins.
Key words: yeast bioproducers; protein folding; endoplasmic reticulum; molecular chaperones; recombinant proteins
For citation: Dorogova N.V., Fedorova S.A. Overcoming the problem of heterologous proteins folding to improve the efficiency of yeast bioproducers. Vavilovskii Zhurnal Genetiki i Selektsii=Vavilov J Genet Breed. 2025;29(8):1338-1347. doi 10.18699/vjgb-25-140
Funding. This study was supported by the Ministry of Science and Higher Education of the Russian Federation, project No. FWNR-2025-0031.

Аннотация. В последние годы целлюлаза привлекает огромное внимание как промышленно важный фермент с широким спектром применения. Целлюлазы представляют собой сложную группу ферментов, которые секретируются многообразием микроорганизмов, включая грибы и бактерии. Они относятся к подклассу ферментов гидролаз, субстратом которых является полисахарид целлюлоза. Целлюлазы имеют огромное практическое значение, поскольку содержащие целлюлозу материалы используются во множестве отраслей народного хозяйства. В этом обзоре приведены сведения об основных свойствах и структуре целлюлаз. Но основное внимание уделено применению этих ферментов в промышленности, а прочие аспекты, так или иначе, рассматриваются с учетом этого. Исследованы имеющие наибольшее практическое значение бактериальные и грибные целлюлазы, их основные преимущества и отличия. Отдельно рассмотрены экстремофильные (а именно термо-, психро- и галофильные) целлюлазы как обладающие свойствами, нужными в условиях современных технологических процессов. Поскольку для практического применения необходимы массовая продукция и оптимальное сочетание свойств ферментов, внимание также уделено получению эффективных продуцентов и модификации свойств, производимых целлюлаз. Наконец, обозначены ключевые тенденции в подходах к производству целлюлаз и перспективы практического применения.
Ключевые слова: целлюлаза; грибные и бактериальные целлюлазы; экстремофильные целлюлазы; структура и основные свойства целлюлаз; целлюлазный комплекс; биотехнология; генная инженерия
Для цитирования: Задорожный А.В., Слынько Н.М., Банникова С.В., Богачева Н.В., Шляхтун В.Н., Васильева А.Р., Букатич Е.Ю., Ушаков В.С., Уварова Ю.Е., Коржук А.В., Шипова А.А., Бочков Д.В., Павлова Е.Ю., Чесноков Д.О., Пельтек С.Е. Целлюлаза: основные свойства, природные источники и применение в промышленности. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2025;29(8):1348-1360. doi 10.18699/vjgb-25-141
Финансирование. Работа выполнена при поддержке проекта № FWNR-2025-0029 «Разработка технологий масштабирования производства кормовых ферментов, секретируемых Komagataella phaffii, и получения ферментных препаратов на их основе».

Аннотация. Фенольные соединения составляют значимую группу вторичных метаболитов зерна ячменя и оказывают влияние на его технологические качества при использовании в пивоварении, производстве кормов и пищевых продуктов. Особую роль среди них играют проантоцианидины – полимерные флавоноиды, локализованные в семенной оболочке. Эти соединения обусловливают ряд производственных проблем, таких как коллоидное помутнение пива, а также потемнение крупы после термообработки. Хотя проантоцианидины обладают полезными для здоровья человека свойствами, основанными на их антиоксидантной активности, они могут выступать как антипитательные факторы из-за своей способности связывать белки. В связи с этим была инициирована селекция сортов ячменя, полностью лишенных проантоцианидинов в зерне, в первую очередь для использования в пивоваренной промышленности. Первоначально предполагалось, что их отсутствие не критично для растения, поскольку у пшеницы, кукурузы и риса были выявлены образцы, не содержащие проантоцианидинов в зерне. Однако накопленные данные свидетельствуют, что проантоцианидины выполняют важные физиологические функции: участвуют в поддержании покоя семян, обеспечивают защиту от грибных и бактериальных патогенов и вредителей, и их отсутствие негативно сказывается на агрономических характеристиках. Так, у беспроантоцианидиновых мутантов ячменя, полученных методами индуцированного мутагенеза, отмечено снижение продуктивности и устойчивости к патогенам, повышение риска прорастания зерна на корню и ухудшение ряда технологически важных свойств. Тем не менее мутантные линии активно используются в селекционных программах для создания сортов различного назначения. Цель данного обзора – систематизировать и проанализировать мировой опыт селекции беспроантоцианидиновых сортов ячменя, описать достигнутые результаты для выявления наиболее успешных подходов и определения направлений дальнейших исследований. В работе рассматриваются проблемы, с которыми столкнулись селекционеры при использовании мутантных линий, а также стратегии, позволившие минимизировать негативные побочные эффекты. Показано, что за счет целенаправленного скрещивания и оптимального подбора мутантных аллелей удалось создать конкурентоспособные сорта, сочетающие требуемые технологические качества с удовлетворительными агрономическими характеристиками и отвечающие запросам как пивоваренной, так и пищевой промышленности.
Ключевые слова: ячмень; зерно; проантоцианидины; коллоидное помутнение; беспроантоцианидиновый; пивоварение
Для цитирования: Молобекова К.А., Тоцкий И.В., Трубачеева Н.В., Шоева О.Ю. Селекция на отсутствие проантоцианидинов в зерне ячменя (Hordeum vulgare L.): молекулярно-генетический и технологический аспекты. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2025;29(8):1361-1368. doi 10.18699/vjgb-25-142
Финансирование. Работа выполнена по соглашению № 075-15-2025-580 от 25 июля 2025 г. между Министерством науки и высшего образования Российской Федерации и ИЦиГ СО РАН.