• Содержание
    Количество просмотров: 3
  • Том 30 №2 2026 год
    Читать весь выпуск

    Количество просмотров: 3
  • Молекулярная и клеточная биология

  • С.Г. Ошихмина, В.С. Рузанова, Г.С. Риттер, Е.В. Долгова, С.С. Кирикович, Е.В. Левитес, Я.Р. Ефремов, Т.В. Карамышева, А.С. Молодцева, Я.В. Райцина, О.С. Таранов, С.В. Сидоров, С.Д. Никонов, О.Ю. Леплина, А.А. Останин, Е.Р. Черных, Н.А. Колчанов, А.С. Проскурина, С.С. Богачев
    Концепция природной реконструкции генома. Часть 4. Интеграция фрагментов экстраклеточной двуцепочечной ДНК в геном гемопоэтических стволовых клеток и формирование экстрахромосомальных интермедиатов
    Приложения
    Количество просмотров: 3
  • Аннотация
    Аннотация. Для оценки возможности интеграции в реципиентный геном гемопоэтических стволовых клеток экстраклеточных фрагментов двуцепочечной ДНК был сконструирован сложно составленный субстрат, состоящий из целого М13F-AluI-M13R фрагмента и двух его производных, появляющихся после гидролиза рестриктазами EcoRI и HindIII: M13F-AluI-EcoRI и М13R-AluI-HindIII. В субстрате была представлена последовательность полилинкера плазмиды pBlueScript+, отсутствующая в геноме человека, которая обрамляла клонированный по сайту EcoRV AluIфрагмент человека. Клетки костного мозга человека были обработаны ДНК сконструированного сложно составленного субстрата, и с учетом времени репарации пангеномных одноцепочечных разрывов из клеток выросших колоний получены препараты метафазных пластинок. Проведенная FISH выявила специфические сигналы свечения. Одновременно ДНК, выделенная из колоний, полученных из клеток костного мозга, обработанных сложно составленным субстратом, была секвенирована. Проведено два раунда секвенирования: полногеномное и селективное после таргетной гибридизации на металлических бусах. Полученные результаты свидетельствуют, что гомологичный обмен между экстрахромосомальной и хромосомной ДНК возможен. Также возможна интеграция в геном по механизму однонитевого отжига, с участием микрогомологий. Обнаружены интермедиаты с одним концом фрагмента, интегрированным в геном по участку микрогомологии, и другим концом фрагмента, свободно свисающим в межхромосомное пространство. Проведена прямая оценка возможности интеграции TAMRA-меченых фрагментов двуцепочечной ДНК человека и E. coli в реципиентный геном на модели клеток костного мозга человека. Обнаружено, что специфические сигналы гомологичной ДНК распределены по телу хромосом (модель клеток костного мозга человека). Сигналы негомологичной ДНК E. coli преимущественно сконцентрированы в центромерных районах хромосом. Соотношение количества полученных ридов с элементами интеграции и сигналов FISH предполагало существование прочного взаимодействия экстраклеточных фрагментов и ДНК хромосом. В экспериментах показано, что линейная плазмидная ДНК после интернализации в гемопоэтические стволовые клетки формирует кольцо мономера. Интернализованная во внутриклеточное пространство экстраклеточная плазмидная ДНК выделяется совместно с ДНК хромосом после жестких процедур очистки и фракционирования. Этот факт предполагает существование прочного кольцевого ассоциата ДНК плазмиды и ДНК хромосом, сформированного без участия белкового каркаса в форме закольцованной хромосомной нити.
    Ключевые слова: FISH; полногеномное секвенирование; интеграция в геном; экстрахромосомальные кольцевые структуры
    Для цитирования: Ошихмина С.Г., Рузанова В.С., Риттер Г.С., Долгова Е.В., Кирикович С.С., Левитес Е.В., Ефремов Я.Р., Карамышева Т.В., Молодцева А.С., Райцина Я.В., Таранов О.С., Сидоров С.В., Никонов С.Д., Леплина О.Ю., Останин А.А., Черных Е.Р., Колчанов Н.А., Проскурина А.С., Богачев С.С. Концепция природной реконструкции генома. Часть 4. Интеграция фрагментов экстраклеточной двуцепочечной ДНК в геном гемопоэтических стволовых клеток и формирование экстрахромосомальных интермедиатов. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2026;30(2):163-180. doi 10.18699/vjgb-26-18
    Финансирование. Работа выполнена при поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации в Институте цитологии и генетики СО РАН (государственный бюджетный проект № FWNR-2026-0025) и при поддержке И.Н. Зайцевой и А.А. Пуртова.
  • M.A. Arssan, A.I. Shevchenko, S.M. Zakian, I.S. Zakharova
    Naïve human iPSCs obtained by culturing the ICGi022-A cell line with primed pluripotency in HENSM medium efficiently differentiate into endothelial derivatives
    Supplementary materials
    Количество просмотров: 2
  • Abstract
    Abstract. Naïve human pluripotent stem cells (PSCs) are a promising new tool in biomedical research. They provide access to the early embryonic development programmes and offer breakthrough solutions in regenerative medicine. However, the current inability to obtain long-term cultures of genetically and epigenetically stable naïve human PSC lines poses a challenge to their effective application in biomedicine. The recently proposed HENSM culture medium is claimed to enable the obtaining and long-term maintenance of naïve PSC lines. In this study, the potential of the HENSM medium for obtaining stable naïve human PSC lines was investigated. We successfully reset the primed induced pluripotent stem cell (iPSC) line ICGi022-A (K7-4Lf), derived from a healthy donor, to a naïve state using the HENSM medium. Naïve iPSCs grow in the form of dome-shaped colonies, both with and without a feeder layer of cells. The resulting cells retained expression of the key pluripotency factors and activated the naïve PSC transcriptional programme, including expression of endogenous retroviral elements, early epiblast marker genes and genes associated with totipotency. The naïve iPSC line was capable of differentiating into derivatives of the three primary germ layers, as well as producing trophoblast derivatives. Culturing naïve iPSCs in low-adhesion conditions resulted in the spontaneous formation of three-dimensional structures (blastoids) resembling early human blastocysts. The X chromosome, which was in an eroded inactive state in the original cell line, was reactivated in the naïve cells, but returned to its normal inactive state when the naïve cells were re-primed. Notably, naïve iPSCs demonstrated limited ability to directly differentiate into endothelial cells. However, their competence to give rise to mature endothelial derivatives was restored upon returning to the primed state, achieving comparable efficiency to the original primed iPSCs. Thus, the resulting naïve iPSC line has significant potential for studying the early stages of embryogenesis and for other biomedical applications, including disease modelling. However, the naïve ICGi022-A line proved to be karyotypically unstable during long-term cultivation using HENSM medium. As there is a risk of karyotypic aberrations during the maintenance of naïve PSCs, further improvement of the culture conditions is necessary to obtain reliable, karyotypically stable lines of naïve pluripotent cells.
    Key words: primed and naïve human pluripotent stem cells; directed endothelial differentiation; hereditary disease cellular models
    For citation: Arssan M.A., Shevchenko A.I., Zakian S.M., Zakharova I.S. Naïve human iPSCs obtained by culturing the ICGi022-A cell line with primed pluripotency in HENSM medium efficiently differentiate into endothelial derivatives. Vavilovskii Zhurnal Genetiki i Selektsii=Vavilov J Genet Breed. 2026;30(2):181-193. doi 10.18699/vjgb-26-19
    Funding. The work was supported by the Russian Science Foundation grant No. 24-15-00346, https://rscf.ru/project/ 24-15-00346/
    Acknowledgements. The immunefluorescent imaging was performed using resources of the Common Facilities Center of Microscopic Analysis of Biological Objects, ICG SB RAS (https://ckp.icgen.ru/ckpmabo/), supported by the State project of the Institute of Cytology and Genetics FWNR-2026–0024. M.A. Arssan is a member of Molecular Paleogenetics and Paleogenomics laboratory.
    Ethical statement. This study did not involve human or animal subjects. The human iPSC line used in the study was obtained earlier in accordance with ethical considerations

    Генетика и селекция растений

  • Д.А. Кривенко, О.А. Чернышева, И.Н. Кубан, Е.В. Жмудь, И.В. Горбенко, А.А. Ачимова, О.Ю. Васильева, О.В. Дорогина
    Молекулярно-генетическая изменчивость по ISSR-маркерам у Caragana jubata (Pall.) Poir. (Fabaceae) в горах Средней Азии и Южной Сибири
    Приложения
    Количество просмотров: 1
  • Аннотация
    Аннотация. Исследована генетическая структура по пяти ISSR-маркерам у 44 особей в выборках из восьми ценопопуляций (ЦП) Caragana jubata (Pall.) Poir. в горных условиях Центральной Азии – на Западном Памире и Внутреннем Тянь-Шане (Кыргызстан) и в Южной Сибири – на Алтае (Республика Алтай), Западном (Республика Тыва) и Восточном (Республика Бурятия) Саяне. Вид изучен в диапазоне географических расстояний, составляющих более 2.5 тыс. км и в диапазоне абсолютных высот 1570–3680 м. Caragana jubata занесена в Красные книги восьми субъектов Российской Федерации. Цель настоящей работы – выявление генетического разнообразия и гетерогенности в ЦП C. jubata в зависимости от их географической и высотной приуроченности в горах Центральной Азии и Южной Сибири. Исследования показали, что в ненарушенных местонахождениях изученные ЦП этого вида характеризовались высокими параметрами численности особей и занимали площадь более 100 м2. Практически в каждой изученной нами выборке из ЦП C. jubata (кроме представителей из ЦП7) обнаружено наличие генотипов, содержащих уникальные фрагменты ДНК. Наибольшая доля (75 %) таких генотипов установлена в выборке из ЦП3 (Внутренний Тянь-Шань, хр. Тескей-Ала-Тоо, абсолютная высота 2550 м). Нами не найдено уникальных фрагментов в генотипах у особей из исследованной выборки в ЦП7 (Западный Саян, Республика Тыва). Возможная причина – антропогенное воздействие на растения в данном местонахождении. Выявленное преобладание внутрипопуляционной генетической изменчивости над межпопуляционной в выборках из восьми изученных ЦП C. jubata может свидетельствовать об устойчивости представителей этого вида в пределах исследованных нами частей ареала.
    Ключевые слова: карагана гривастая; уязвимый вид; ценопопуляции; генетический полиморфизм; параметры генетического разнообразия
    Для цитирования: Кривенко Д.А., Чернышева О.А., Кубан И.Н., Жмудь Е.В., Горбенко И.В., Ачимова А.А., Васильева О.Ю., Дорогина О.В. Молекулярно-генетическая изменчивость по ISSR-маркерам у Caragana jubata (Pall.) Poir. (Fabaceae) в горах Средней Азии и Южной Сибири. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2026;30(2):194-204. doi 10.18699/vjgb-26-22.
    Финансирование. Работа выполнена на средства, полученные при финансировании государственных заданий Центрального сибирского ботанического сада СО РАН «Анализ биоразнообразия, сохранение и восстановление редких и ресурсных видов растений с использованием экспериментальных методов», номер государственной регистрации: АААА-А21-121011290025-2 и Сибирского института физиологии и биохимии растений СО РАН «Изучение состава и динамики фиторазнообразия Байкальской Сибири в оригинальной информационно-аналитической среде», номер государственной регистрации: 125020905982-9, а также при финансовой поддержке проекта Министерства науки и высшего образования Российской Федерации № FSUS-2024-002.
  • В.В. Александрович, М.Г. Синявская, О.П. Шатарнов, О.Г. Давыденко
    Изменчивость органельных геномов в коллекции раннеспелых сортов сои
    Приложения
    Количество просмотров: 2
  • Аннотация
    Аннотация. Изменчивость геномов клеточных органелл – хлоропластов и митохондрий – является немаловажной компонентой общей изменчивости генома растений. Получено большое количество данных о сравнительных особенностях организации последовательностей органельных ДНК для различных групп растений. В настоящей работе представлены новые оригинальные данные об изменчивости геномов митохондрий и хлоропластов у сои (Glycine max (L.) Merr.), важной хозяйственной и пищевой культуры, широко возделываемой на территории Центральной Европы, в том числе и в Республике Беларусь. Рабочей гипотезой нашего исследования изначально стало предположение: возможно, особенности изменчивости последовательности или структуры ДНК органелл сои определяют способность одних сортов выступать в роли лучших материнских родителей, а других – быть лучшими отцовскими формами. Получены новые полные нуклеотидные последовательности хлоропластного и митохондриального геномов 46 образцов культурной сои с применением метода секвенирования нового поколения (NGS) на платформе Illumina. Выполнено комплексное биоинформатическое сравнительное исследование внутривидовой изменчивости геномов органелл у 46 сортов сои разнообразного географического происхождения. Выявлены полиморфные локусы геномов. Данные об изменчивости ДНК верифицированы секвенированием по Сэнгеру. Спектр изменчивости органельных ДНК, исследованных методом полногеномного секвенирования сортов сои, представлен тремя гаплотипами хлоропластной ДНК (С1–С3) и пятью гаплотипами митохондриальной ДНК (М1–М5). Обнаружен сравнительно низкий уровень внутривидовой изменчивости геномов органелл у G. max. Хлоропластный геном сои обладал меньшим уровнем изменчивости последовательности, чем митохондриальный. Разработан набор ДНК-маркеров к полиморфным локусам геномов органелл, позволяющий дифференцировать сорта сои на плазматипы. Методом ПЦР с последующим секвенированием по Сэнгеру дополнительно изучено 90 образцов сои из коллекции. Низкий уровень внутривидовой изменчивости геномов органелл у G. max подтвержден на расширенной группе образцов. Большая часть коллекции была представлена тремя плазматипами – С1/М1, С2/М2 и С1/М3. 46 полных последовательностей хлоропластной ДНК помещено в NCBI GenBank. Гипотеза влияния ДНК органелл на комбинационную способность различных сортов в настоящее время не подтверждена. Требуются более детальное изучение механизмов ядерно-цитоплазматического взаимодействия, поиск ядерных маркеров, влияющих на экспрессию цитоплазматических генов.
    Ключевые слова: соя; Glycine max; генетическая изменчивость; органеллы; хлоропласты; митохондрии; NGS
    Для цитирования: Александрович В.В., Синявская М.Г., Шатарнов О.П., Давыденко О.Г. Изменчивость органельных геномов в коллекции раннеспелых сортов сои. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2026;30(2):205-211. doi 10.18699/vjgb-26-23
    Финансирование. Работа выполнена в рамках ГПНИ «Биотехнологии 2», 2021–2025 гг., подпрограмма «Геномика, эпигеномика, биоинформатика», задание 2.1.3.
  • А.М. Егорова
    Анализ экспрессии генов PR-1, PR-2, PR-10, хитиназ и хитиназа-подобных белков в корнях гороха под влиянием салициловой кислоты и метилжасмоната
    Приложения
    Количество просмотров: 2
  • Аннотация
    Аннотация. В реализации защитного ответа растений принимают участие стрессовые фитогормоны – салициловая и жасмоновая кислоты. Повышение содержания этих соединений при инфицировании растений патогенами приводит к активации сигнальных путей, в конечном итоге изменяющих экспрессию генов и синтез белков, среди которых выделяется группа индуцируемых, связанных с патогенезом белков (PR). Для оценки активации этих сигнальных путей используются фитогормон-зависимые, так называемые маркерные гены. В настоящей работе выявлены и охарактеризованы экспрессирующиеся в корнях гороха гены маркерных для салицилатного сигналинга белков PR-1. Проанализировано влияние салициловой кислоты и метилжасмоната на их экспрессию. Показано, что в корнях гороха ген Psat1g156240, кодирующий PR-1, входит в число наиболее значительно экспрессирующихся генов. Салициловая кислота не вызывала изменение экспрессии этого гена, в то же время он индуцировался метилжасмонатом через 24 ч. Анализ экспрессии других генов, кодирующих белки PR-1, показал, что салицилат не влиял на их экспрессию через 24 и 72 ч. При анализе экспрессии генов хитиназ и хитиназа-подобных белков первые не проявляли специфичность ответа на действие салицилата и метилжасмоната, за исключением гена Psat1g131280, экспрессия которого повышалась через 24 и 72 ч при действии метилжасмоната. Гены хитиназа-подобных белков, Psat1g147600, Psat1g147560, Psat1g149120, практически не экспрессировались в корнях гороха контрольного варианта и специфично индуцировались салициловой кислотой. Гены β-1,3-глюканаз не индуцировались исследованными фитогормонами в корнях. Полученные результаты позволили определить конкретные гены, кодирующие хитиназа-подобные белки, экспрессия которых индуцируется салициловой кислотой. Эти гены могут быть использованы для оценки активации салицилат-зависимого сигнального пути в корнях гороха.
    Ключевые слова: маркерный ген; PR-белки; сигналинг; салициловая кислота; жасмоновая кислота; хитиназаподобные белки; фитоиммунитет
    Для цитирования: Егорова А.М. Анализ экспрессии генов PR-1, PR-2, PR-10, хитиназ и хитиназа-подобных белков в корнях гороха под влиянием салициловой кислоты и метилжасмоната. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2026;30(2):212-221. doi 10.18699/vjgb-26-24
    Финансирование. Исследование выполнено за счет гранта РНФ и Академии наук Республики Татарстан по проекту № 24-26-20123.
  • P. Sharifi, A.A. Ebadi, M.T. Hallajian, H. Aminpanah
    Selecting stable rice mutants with linear mixed models (LMM) and stability indexes
    Supplementary materials
    Количество просмотров: 3
  • Abstract
    Abstract. Mutation serves as a pivotal source of diversity in plant breeding. This study focused on identifying stable rice mutant lines. Fourteen rice mutant lines, along with four conventional cultivars, were evaluated in a randomized complete block design with three replicates across three Iranian locations (Rasht, ChaparSar, and Fars province) during two growing seasons (2015, 2016). All statistical analyses were performed using the ‘metan’ (multi-environment trial analysis) R package. Single-environment ANOVA indicated significant genotypic effects for all traits. Likelihood ratio tests (LRTs) confirmed significant environment and genotype-by-environment interaction (GEI) effects for all traits. The first three principal components (PCs) captured 68.13, 14.46, and 9.76 % of the GEI variation, respectively. Heatmap visualization of yield performance and WAASB (weighted average of absolute scores based on best linear unbiased prediction, BLUP) highlighted genotypes G3, G9, G6, G12, and G5 as both high-yielding and stable. Multi-trait stability index (MTSI) analysis, designed to reveal genotypic strengths and weaknesses, selected only genotypes G7, G5, and G1. The top five genotypes based on the harmonic mean of the relative performance of genotypic values (HMRPGV) were G5, G12, G7, G2, and G1. The superior performance of certain mutants demonstrates that mutation has effectively generated significant genetic diversity. Notably, genotypes G12, G5, and G9 exhibited a clear advantage over the other genotypes and warrant consideration for selection or cultivar release; however, only G5 was selected based on all traits in the MTSI index and could therefore undergo selection or cultivar introduction processes.
    Key words: genotype-by-environment interaction; MTSI; mutation breeding; simultaneous selection index; WAASB
    For citation: Sharifi P., Ebadi A.A., Hallajian M.T., Aminpanah H. Selecting stable rice mutants with linear mixed models (LMM) and stability indexes. Vavilovskii Zhurnal Genetiki i Selektsii=Vavilov J Genet Breed. 2026;30(2):222-232. doi 10.18699/vjgb-26-25
    Funding. The project was supported by the Iranian Rice Research Institute 03-04-0455-9411.
    Authors’ contribution. MTH treated parental seeds with gamma rays. AAE planned the research, carried the lead role in managing the research and collecting the data. PS analyzed the data and wrote the manuscript with contribution from all the authors.

    Генетическая инженерия

  • T.V. Dyubenko, K.V. Smirnov, V.E. Tvorogova
    The role of explant type and selective agent application in the initial transformation rate of Lens culinaris Medik
    Supplementary materials
    Количество просмотров: 3
  • Abstract
    Abstract. Lens culinaris Medik. (lentil) is an agronomically important leguminous species, but its genome modification is rarely used for obtaining new varieties, probably due to a low efficiency of transformation protocols. Development of universal, genotype-independent protocols for obtaining transgenic plants usually relies, among other factors, on the possibility of obtaining a substantial number of transgenic cells in vitro. This study aimed to adapt a previously developed Agrobacteriummediated transformation protocol, used for a related legume, for the production of transgenic callus tissue in L. culinaris. We used two different markers of transgenic tissue, beta-glucuronidase and green fluorescent protein, to find an optimal type of explant for obtaining transgenic tissue in lentil. We also evaluated the impact of hygromycin, a common selective agent, on the amount of transgenic tissue in developing transformed explants of L. culinaris. According to our results, the transformation protocol commonly used for Medicago truncatula Gaertn. leaf explants can also be applied for obtaining transgenic calli from L. culinaris shoot apices. Explants from shoot apices demonstrated higher initial transformation rate in comparison with explants from roots, stems and leaves. Moreover, explants of different types, which were cultivated on medium without hygromycin, developed significantly fewer calli expressing reporter genes than those grown on hygromycin-containing medium, confirming that hygromycin may be used as an effective selection agent for lentil. During our analysis, we noticed GUS-like staining in calli which didn’t contain plasmids for GUS gene expression. This can be explained with so-called intrinsic GUS-like activity, which was described in previous research. These data can be used for further development of effective and universal L. culinaris transformation and genome editing protocols.
    Key words: lentil; hygromycin; GUS; GFP; transformation; Lens culinaris
    For citation: Dyubenko T.V., Smirnov K.V., Tvorogova V.E. The role of explant type and selective agent application in the initial transformation rate of Lens culinaris Medik. Vavilovskii Zhurnal Genetiki i Selektsii=Vavilov J Genet Breed. 2026;30(2):233-240. doi 10.18699/vjgb-26-26
    Funding. The study is performed in the framework of the State Assignments for FRC VIR No. FGEM-2022-0002 “Identification of the possibilities of the gene pool of legumes to optimize their selection and diversification of use in various sectors of the national economy”. The research was also funded by the Sirius University of Science and Technology project: PBB-RND-2243.
    Acknowledgements. Authors are grateful to Veronika Y. Simonova for the help with literature analysis.
  • Е.В. Гармаш, Е.С. Белых, К.В. Ядрихинский, Р.В. Малышев, И.О. Велегжанинов
    Получение и характеристика двойной нокаутной линии Arabidopsis thaliana, лишенной экспрессии АOX1а и VTC2

    Количество просмотров: 2
  • Аннотация
    Аннотация. У высших растений L-галактозный путь является основным путем биосинтеза витамина С (аскорбата, Аск), последний этап которого связан с функционированием электрон-транспортной цепи митохондрий. Помимо основного цитохромного пути, электрон-транспортная цепь растений содержит альтернативный путь через альтернативную терминальную оксидазу (АОХ). Вовлечение АОХ способствует синтезу Аск, поэтому предполагается, что подавление альтернативного пути в условиях дефицита Аск может привести к снижению жизнеспособности растений. В связи с этим была поставлена цель – рассмотреть последствия нокаутирования в растениях Arabidopsis thaliana одновременно двух генов: АОХ1а, наиболее стресс-индуцибельного гена АОХ, и VTC2, гена ключевого фермента L-галактозного пути синтеза Аск. Для этого проведено скрещивание двух линий A. thaliana с Т-ДНК инсерцией в целевых генах и получены гибридные линии. Изучены характеристики семян первого (F1) и второго (F2) поколений. Семена F1 отличались более крупными размерами по сравнению с родительскими линиями, что могло быть следствием гетерозиса. В поколении F2 в результате самоопыления растений F1 сформировались семена, значительно варьирующие по размерам, в том числе группа мелких семян, имеющих дегенеративные морфологические отклонения. Большинство мелких семян не прорастало или погибало на стадии появления проростка. Генотипирование этих семян с помощью ПЦР установило отсутствие нормальных копий АОХ1а и VTC2 в геноме, что указывает на появление летальной мутации при одновременном нокауте обоих генов. Обсуждаются причины летального исхода двойного нокаута. Одной из генетических причин, по-видимому, стало взаимодействие мутаций (неаллельных генов). На физиологическом уровне, возможно, возникли необратимые нарушения дыхания, в том числе из-за влияния в линии vtc2 криптической мутации. Для подтверждения данных гипотез требуются дальнейшие исследования. В целом полученные результаты свидетельствуют о жизненно важном совместном функционировании альтернативного и L-галактозного путей биосинтеза Аск и могут быть полезны для развития генно-инженерных приемов управления синтезом витамина С в растениях.
    Ключевые слова: Arabidopsis thaliana; альтернативная оксидаза; аскорбат; ГДФ-L-галактозофосфорилаза; линии с нокаутом АОХ1а и VTC2; скрещивание; генотипирование; двойная нокаутная линия; летальная мутация
    Для цитирования: Гармаш Е.В., Белых Е.С., Ядрихинский К.В., Малышев Р.В., Велегжанинов И.О. Получение и характеристика двойной нокаутной линии Arabidopsis thaliana, лишенной экспрессии АOX1а и VTC2. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2026;30(2):241-249. doi 10.18699/vjgb-26-27
    Финансирование. Работа выполнена в рамках темы госбюджетных НИОКТР «Физиологические и молекулярные механизмы интеграции клеточных процессов и целостности растительного организма: фотосинтез и дыхание» (регистрационный номер 125020301262-2).
    Благодарности. Исследование проведено с использованием оборудования ЦКП «Молекулярная биология» Института биологии Коми научного центра Уральского отделения Российской академии наук. Авторы выражают благодарность научному сотруднику института к.б.н. М.А. Шелякину за помощь при скрещивании линий.

    Медицинская генетика

  • И.В. Зоркольцева, Н.М. Белоногова, А.В. Кириченко, Я.А. Цепилов, Т.И. Аксенович
    Генетические корреляции между болезнями человека и плейотропные гены
    Приложения
    Количество просмотров: 3
  • Аннотация
    Аннотация. Характеристикой глобальной генетической общности признаков человека считается их генетическая корреляция. Ее основной механизм – плейотропия, проявляющаяся на различных уровнях. Наиболее интересна плейотропия на уровне генов, поскольку именно они являются фундаментальными функциональными единицами генома. Используя результаты полногеномного анализа ассоциаций 324 болезней, находящиеся в открытом доступе, мы отобрали группу из 45 болезней, в которой каждая пара показала значимую генетическую корреляцию. Эти болезни принадлежали 10 нозологическим категориям. Поиск генов с плейотропными эффектами осуществляли с помощью трех подходов: полногеномного анализа ассоциаций на уровне гена; выбора однонуклеотидных полиморфизмов (SNP) внутри кодирующей части гена, значимо ассоциированных хотя бы с двумя болезнями; и метаанализа сигналов ассоциации SNP со всеми болезнями с последующей идентификацией независимых локусов и приоритизации генов в них. Для всех отобранных таким образом генов мы провели биоинформатический анализ. Всего было идентифицировано 167 плейотропных генов, вовлеченных в контроль 39 болезней. Наиболее плейотропными в нашем исследовании были гены LPA, TCF7L2, SLC22A3, FES, CDKN2B и APOE, каждый из которых контролировал семь-девять болезней. Мы провели биоинформатический анализ всех генов и показали, что найденные нами для 39 болезней плейотропные гены участвуют в контроле еще 501 заболевания. Полученные данные указывают на высокую плейотропную способность этих генов, которая обеспечивается их участием в различных биологических процессах, таких как поддержание гомеостаза, межклеточная сигнализация, регуляция клеточной пролиферации, транспорт веществ и каталитическая активность, а также выполнением ими различных молекулярных функций, в частности связывания с сигнальными рецепторами. Таким образом, мы показали, что 87% болезней, представляющих полносвязную группу, имеют общие гены с хотя бы еще одной болезнью. Это свидетельствует о том, что генетические корреляции между болезнями в значительной степени обусловлены плейотропными эффектами генов.
    Ключевые слова: генетическая корреляция; распространенные болезни; плейотропные гены; анализ ассоциаций на уровне гена; метаанализ; биоинформатический анализ
    Для цитирования: Зоркольцева И.В., Белоногова Н.М., Кириченко А.В., Цепилов Я.А., Аксенович Т.И. Генетические корреляции между болезнями человека и плейотропные гены. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2026; 30(2):250-258. doi 10.18699/vjgb-26-28
    Финансирование. Работа выполнена при финансовой поддержке бюджетного проекта № FWNR-2026-0023.
  • E.E. Korbolina, I.S. Damarov, T.I. Merkulova
    Novel regulatory SNPs that can be activated due to metformin treatment may orchestrate liver gluconeogenesis and add to the variability in AMPK-dependent mechanisms of metformin response

    Количество просмотров: 2
  • Abstract
    Abstract. Metformin is a first-line therapy for type 2 diabetes, yet individual response varies significantly, with over 30 % of patients failing to achieve optimal glycemic control. The specific regulatory mechanisms of this phenomenon remain poorly understood and genetic variants involved are mainly undiscovered. There are multiple lines of evidence that the leading role in determining the variance in phenotypic outcome belongs to regulatory SNPs (rSNPs) as they directly modify gene expression. Therefore, the genome-wide search for such functional variants and deciphering associated phenotypes stands as a fundamental challenge. Previously, based on the results of bioinformatics analysis of allele-specific expression and binding landscape in human peripheral blood mononuclear cells, we have established an original panel of 14796 rSNPs within promotors of 5132 genes. Aiming to pinpoint functional variants most likely linked to metformin hepatic response and impacts on liver gluconeogenesis, we analyzed the relevant open-access data as well as rSNPs from our panel and the corresponding genes. 1196 genes reported to be regulated by metformin in human hepatocytes and 115 genes involved in gluconeogenesis and/or its regulation via Gene Ontology annotations were intersected. Free R software and STRING v.11 tools were used for functional annotation. A number of genes harboring rSNPs within promotor regions were found to be particularly implicated in the mechanisms of metformin’s action. Functional enrichment analyses revealed enrichment in critical pathways including FoxO, TNF-α and TGF-β signaling, also implicated in diabetes complications. Among these, six genes (ARPP19, ATF4, NR3C1, PFKFB3, TCF7L2, and WDR5) were strongly associated with regulation of gluconeogenesis, and may be modulated by metformin in the liver. We conclude that metformin therapy response may be influenced by the newly identified functional SNPs including rSNPs within the promotors of genes for gluconeogenic enzymes and transcription regulators.
    Key words: metformin; individual drug response; TD2M; regulatory SNPs; gluconeogenesis; AMPK-dependent mechanisms; signal transduction pathways (FoxO, TNF-α, TGF-β)
    For citation: Korbolina E.E., Damarov I.S., Merkulova T.I. Novel regulatory SNPs that can be activated due to metformin treatment may orchestrate liver gluconeogenesis and add to the variability in AMPK-dependent mechanisms of metformin response. Vavilovskii Zhurnal Genetiki i Selektsii=Vavilov J Genet Breed. 2026;30(2):259-266. doi 10.18699/vjgb-26-29
    Funding. This study was supported by the RSF, Russian Science Foundation (No. 23-15-00113).
  • А.В. Бочаров, А.Н. Савостьянов, С.С. Таможников, А.Е. Сапрыгин, Д.А. Лебедкин, E.А. Меркулова, Г.Г. Князев
    Особенности коннективности дефолтной сети мозга в зависимости от полиморфизма гена транспортера серотонина (5-HTTLPR)

    Количество просмотров: 1
  • Аннотация
    Аннотация. Полиморфизм гена транспортера серотонина имеет большое значение в регуляции серотонинергической системы, влияющей на настроение и регуляцию эмоций и поведения. В исследовании была проведена запись 128-канальной электроэнцефалограммы и взяты образцы буккального эпителия у 53 добровольцев (32 женщины). Аллели La, Lg и S были определены методом полимеразной цепной реакции. Целью работы было изучение особенностей коннективности дефолтной сети мозга, измеренной с помощью электрофизиологических данных состояния покоя, в зависимости от полиморфизма гена транспортера серотонина. Локализация источников биоэлектрической активности коры мозга осуществлялась методом формирователя пучка. Сравнение групп носителей LaLa генотипа и носителей одного из аллелей S или Lg было выполнено с помощью Т-контраста показателей коннективности, рассчитанных между узлами дефолтной сети мозга и остальным мозгом. Обнаружено, что для носителей S или Lg аллеля характерна повышенная коннективность дефолтной сети мозга со зрительной ассоциативной корой и со структурами, образующими задний узел дефолтной сети мозга, а также повышенная коннективность заднего узла дефолтной сети мозга с правой парагиппокампальной извилиной, что может предрасполагать к возникновению и/или поддержанию навязчивых мыслей. У носителей LaLa генотипа по сравнению с носителями S или Lg аллеля была выше коннективность переднего узла дефолтной сети мозга с правой вентромедиальной лобной корой, с медиальной лобной извилиной и с задней поясной корой, являющейся структурой заднего узла дефолтной сети мозга. Также у носителей LaLa генотипа по сравнению с носителями S или Lg аллеля была выше коннективность заднего узла дефолтной сети мозга с кластером, охватывающим правую дорсолатеральную префронтальную кору. Можно предположить, что увеличение коннективности дефолтной сети мозга со структурами мозга (дорсолатеральная и вентромедиальная префронтальная кора), участвующими в процессах когнитивной регуляции, способствует регуляции процессов дефолтной сети мозга, связанных с автобиографическими воспоминаниями.
    Ключевые слова: ЭЭГ; 5-HTTLPR; полиморфизм гена транспортера серотонина; дефолтная сеть мозга; дефолт-система мозга; коннективность; сети покоя
    Для цитирования: Бочаров А.В., Савостьянов А.Н., Таможников С.С., Сапрыгин А.Е., Лебедкин Д.А., Меркулова E.А., Князев Г.Г. Особенности коннективности дефолтной сети мозга в зависимости от полиморфизма гена транспортера серотонина (5-HTTLPR). Вавиловский журнал генетики и селекции. 2026;30(2):267-273. doi 10.18699/vjgb-26-30
    Финансирование. Работа выполнена за счет средств федерального бюджета на проведение фундаментальных научных исследований (тема № 126020316369-9, 2026–2028).

    Популяционная генетика

  • Z.A. Zhigulskaya, S.V. Shekhovtsov, S.V. Chesnokova, A.P. Burnasheva, A.A. Gurina, R.Yu. Dudko, T.V. Poluboyarova, S.V. Reshetnikov, Yu.N. Sundukov, D.I. Berman
    Phylogeography and taxonomic status of the Formica picea complex (Hymenoptera: Formicidae)

    Количество просмотров: 2
  • Abstract
    Abstract. The black bog ant Formica picea complex is widespread from the Atlantic to the Pacific coasts of Eurasia. This complex was earlier believed to consist of one or two species (F. picea and F. candida). However, molecular analysis suggested that it includes three cryptic species. One is F. picea from Europe, another, F. candida, is currently known exclusively from Kyrgyzstan, while the third one, temporarily designated here as Formica sp., inhabits the easternmost part of Eurasia from China to Kamchatka. It is unknown how F. picea and Formica sp. are distributed in Siberia and whether their ranges intersect. Here we studied a sample of this complex from Siberia using mtDNA and found that their ranges overlap. The distribution of Formica sp. extends from the south of West Siberia, including Altai, to China, and the Russian Far East. No phylogeographic structure was detected, suggesting their recent dispersal from a single source. F. picea was found as far as East Siberia, but was relatively rare. While the European and West Siberian populations were genetically closely related, the specimens from Zabaykalsky Krai differed, suggesting a putative East Siberian refugium. We also determined that ecologically F. picea inhabits peat bogs in lowland areas and grassy communities above the tree line in the European mountains; in Altai, it is found in mountain steppes, while in Transbaikalia, in waterlogged areas along riverbanks. Formica sp. thrives in dry steppes and low riverbanks, but avoids bogs. Thus, F. picea and Formica sp. differ genetically, and have different distribution ranges, as well as habitat preferences. This supports the opinion that Formica sp. should be recognized as a distinct species.
    Key words: Formica picea; Formica candida; cryptic species; Northern Eurasia; Siberia
    For citation: Zhigulskaya Z.A., Shekhovtsov S.V., Chesnokova S.V., Burnasheva A.P., Gurina A.A., Dudko R.Yu., Poluboyarova T.V., Reshetnikov S.V., Sundukov Yu.N., Berman D.I. Phylogeography and taxonomic status of the Formica picea complex (Hymenoptera: Formicidae). Vavilovskii Zhurnal Genetiki i Selektsii=Vavilov J Genet Breed. 2026;30(2):274-283. doi 10.18699/vjgb-26-31
    Funding. The work was funded solely through the budgets of Federal State Budgetary Scientific Institutions: the Institute of Biological Problems of the North FEB RAS (No. 122041900011-9), the Institute of Cytology and Genetics SB RAS (FWNR-2026-0031), and the Institute of Systematics and Ecology of Animals SB RAS (FWGS-2026-0008). Sanger sequencing was performed in the SB RAS Genomics Core Facility (ICBFM SB RAS, Novosibirsk, Russia).
    Acknowledgements. The authors are grateful to T.A. Novgorodova for critical comments on the manuscript, and to O.V. Vaulin, T.M. Krugova, and P.V. Golyakov for providing us with the ant samples. The photo of the Kansk Steppe (Central Altai) was kindly provided by R.M. Shershnev.

    Биоинформатика и системная биология

  • С.И. Барцев
    Функциональная симметрия и воспроизводимость эволюционного процесса

    Количество просмотров: 1
  • Аннотация
    Аннотация. Вопрос о воспроизводимости эволюционных процессов имеет в первую очередь фундаментальное значение, однако с развитием методов моделирования эволюционных процессов на компьютерных многоуровневых моделях ответ на этот вопрос необходим для прояснения статуса получаемых прогнозов. Экспериментальное получение ансамблей эволюционных исходов для последующей статистической обработки на реальных биологических системах представляется неосуществимым. В то же время прогнозы, сгенерированные многоуровневыми компьютерными моделями, вследствие их сложности и зависимости результатов моделирования от множества параметров с трудом поддаются интерпретации. Данная работа направлена на выявление общих свойств эволюционирующих систем с помощью простой эвристической модели, построенной на прозрачных общих принципах и представлениях о ключевых свойствах биологических систем, значимых для эволюционного процесса. Агенты, претерпевающие эволюционные изменения, являются рекуррентными нейронными сетями с четко определенной структурой, заданной функцией и определенным правилом модификации структуры в направлении максимальной приспособленности. Отдельный экземпляр нейронной сети, формируемой в ходе эволюционного процесса, назван нейросетевым модельным объектом (НМО). В работе проведены вычислительные эксперименты по генерации ансамблей структур НМО, выполняющих заданную функцию, и проанализированы закономерности распределения НМО в структурном пространстве. Этот анализ подтверждает наличие функциональной симметрии структуры НМО, выполняющих одну и ту же функцию. Оценены устойчивость и воспроизводимость индивидуальных эволюционных траекторий. Показано, что при определенных ограничениях, приводящих к редукции сложности структуры НМО (аналог – узкая экологическая специализация), финальные структуры НМО могут быть близки, но не идентичны. Это позволяет говорить о неточном воспроизведении эволюции структуры на фоне функциональной эквифинальности. Тем не менее можно утверждать, что в общем случае сама способность к эволюционным изменениям реализуется при избыточности потенциальной сложности структуры над функциональной сложностью и автоматически влечет за собой множественность эволюционных исходов, основанную на том, что одна и та же функция может реализовываться различными, но функционально инвариантными структурами.
    Ключевые слова: воспроизводимость эволюционного процесса; эквифинальность эволюционных исходов; функциональная симметрия; эвристическая нейросетевая модель; функциональная сложность
    Для цитирования: Барцев С.И. Функциональная симметрия и воспроизводимость эволюционного процесса. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2026;30(2):284-292. doi 10.18699/vjgb-26-32
    Финансирование. Исследование выполнено в рамках государственного задания Министерства науки и высшего образования РФ, проект № 0287-2021-0018.
  • И.В. Бездворных, К.И. Юдыцкий, Н.А. Черкасов, А.А. Самсонова, А.А. Канапин
    Alembic: от разрозненных биологических данных к структурированным ресурсам

    Количество просмотров: 3
  • Аннотация
    Аннотация. Развитие технологий высокопроизводительного секвенирования и методов анализа больших данных создает устойчивую потребность в повторном анализе накопленной в открытых репозиториях гетерогенной информации. Серьезной проблемой при этом остается преобладание свободного текстового описания биологических экспериментов, что затрудняет продуктивный поиск, систематизацию и дальнейшее использование соответствующих наборов данных. Прогресс в области искусственного интеллекта, особенно в развитии методов обработки естественного языка (natural language processing, NLP), обуславливает новые методологические возможности для эффективного решения этой задачи. Интегрированная система баз данных Entrez, поддерживаемая Национальным центром биотехнологической информации США (NCBI), предоставляет развитый и надежный доступ как к исходным данным секвенирования, так и к сопутствующей метаинформации, включающей детальное описание параметров экспериментов, через программный интерфейс (application programming interface, API). Это позволяет идентифицировать и загружать данные секвенирования и соответствующие им метаданные с описаниями экспериментов, используя поиск по ключевым словам и различным терминам, таким, например, как имена генов, в репозиториях; преобразовывать и систематизировать текстовые описания с применением современных NLP-методов и обеспечивать исследователям структурированную информацию для интеграции в локальные базы данных и форматированный перечень ссылок для загрузки исходных данных. Программный пакет Alembic предлагает комплексное решение для поиска и загрузки данных, автоматизируя все указанные этапы. Платформа использует клиент-серверную архитектуру и предназначенa для локальной установки. Для анализа биомедицинских текстов, сопровождающих данные секвенирования, в Alembic интегрированы современные алгоритмы искусственного интеллекта на основе архитектуры трансформеров. В частности, используется имеющаяся в открытом доступе платформа AIONER, обученная на данных репозитория PubMed с помощью модели PubMedBERT. Такой подход обеспечивает эффективное распознавание именованных сущностей (named entity recognition, NER) биомедицинского характера (гены, заболевания и др.), предоставляя пользователю структурированные результаты поиска по ключевым словам. Формируемый пакетом список дает возможность исследователю анализировать результаты, отбирать наиболее релевантные наборы данных и получать всю необходимую информацию (включая исходные данные) для создания локального репозитория, ориентированного на конкретную исследовательскую задачу. В отличие от имеющихся аналогов, Alembic является универсальным решением для интеграции данных из репозиториев открытого доступа и работы с разнородными типами данных секвенирования.
    Ключевые слова: обработка естественных языков; анализ биомедицинскиx текстов; семантическая аннотация; гармонизация данных; интеграция омиксных данных
    Для цитирования: Бездворных И.В., Юдыцкий К.И., Черкасов Н.А., Самсонова А.А., Канапин А.А. Alembic: от разрозненных биологических данных к структурированным ресурсам. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2026;30(2):293-298. doi 10.18699/vjgb-26-33
    Финансирование. Работа поддержана грантом Российского научного фонда 23-14-00134.

    Высокопроизводительное секвенирование

  • А.М. Нерезенко, П.А. Виролайнен, С.А. Тупицына, Е.М. Чекунова
    Разработка и валидация программы PipeSeq для анализа данных секвенирования РНК на модели Chlamydomonas reinhardtii

    Количество просмотров: 6
  • Аннотация
    Аннотация. Секвенирование РНК (РНК-сек) – высокочувствительный метод анализа транскриптома, позволяющий одновременно оценивать экспрессию тысяч генов и выявлять паттерны экспрессии в различных условиях. Существующее разнообразие форматов данных РНК-сек, методов нормализации и подходов к статистической обработке результатов затрудняет сопоставление данных разных исследований и снижает воспроизводимость анализа. В настоящей работе представлен автоматизированный пайплайн PipeSeq, объединяющий стандартные этапы обработки данных РНК-сек – от загрузки (SRA Toolkit), выравнивания прочтений на референсный геном (HISAT2) и сборки транскриптов (StringTie) до подсчета транскриптов (FeatureCounts) и статистического анализа дифференциальной экспрессии генов в различных экспериментальных условиях (DESeq2). Программа PipeSeq имеет простой визуальный интерфейс, поддерживает многопоточность и формирует готовые для анализа тепловые карты экспрессии генов и отчеты в форме таблиц и графиков. Функциональность пайплайна продемонстрирована на трех наборах пакетов сырых данных секвенирования РНК клеток зеленой водоросли Chlamydomonas reinhardtii, доступных в открытой базе данных NCBI SRA. Результаты этих экспериментов были использованы для анализа дифференциальной экспрессии генов C. reinhardtii, кодирующих факторы транскрипции семейства GATA, в различных световых условиях культивирования. Полученные методами in silico данные верифицированы методом полимеразной цепной реакции в реальном времени с обратной транскрипцией (ОТ-ПЦР-РВ) по 12 генам GATA, что позволило выдвинуть предположения об их функциях, а также оценить степень согласованности между массовым (РНК-сек) и таргетным (ОТ-ПЦР-РВ) подходами. Результаты нашего исследования показали, что методы секвенирования РНК и ОТ-ПЦР-РВ выявляют схожие направления изменения экспрессии генов, но демонстрируют различия по оценке степени размера эффекта и чувствительности, что подчеркивает необходимость совместного применения двух подходов. Таким образом, программа PipeSeq представляет собой инструмент для проведения полного цикла биоинформатического анализа данных РНК-сек, дает возможность обрабатывать данные ОТ-ПЦР-РВ и выполнять сравнительный статистический анализ полученных результатов.
    Ключевые слова: cеквенирование РНК; РНК-сек; ОТ-ПЦР-РВ; пайплайн; транскриптом; экспрессия генов; факторы транскрипции семейства GATA; ФТ GATA; Chlamydomonasreinhardtii
    Для цитирования: Нерезенко А.М., Виролайнен П.А.,Тупицына С.А., Чекунова Е.М. Разработка и валидация программы PipeSeq для анализа данных секвенирования РНК на модели Chlamydomonas reinhardtii. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2026; 30(2):299-310. doi 10.18699/vjgb-26-34
    Финансирование. Работа выполнена при поддержке СПбГУ, шифр проекта 124032000041-1.
  • Д.Д. Белкина, С.В. Виноградова
    Анализ вирома растений с помощью высокопроизводительного секвенирования: принципы и подходы

    Количество просмотров: 2
  • Аннотация
    Аннотация. В последние годы метагеномный подход, основанный на высокопроизводительном секвенировании, находит все большее применение в диагностике вирусных инфекций растений. Этот метод позволяет изучить видовой состав вирусов, ассоциированных с исследуемым растением, и в том числе обнаружить ранее не описанные виды, охарактеризовать их популяционно-генетическую структуру и разработать генетические тестсистемы для рутинной диагностики. Проведение фитосанитарного мониторинга с использованием метагеномного подхода может способствовать определению этиологии неизвестных заболеваний растений, что особенно важно для предотвращения распространения таких патогенов, как вирусы. Кроме того, с учетом невозможности элиминации вирусов растений в полевых условиях комплексная диагностика с помощью высокопроизводительного секвенирования становится эффективным инструментом как в целях соблюдения карантинного законодательства при ввозе импортного материала, так и для получения отечественного посадочного материала высоких категорий. При этом с каждым годом высокопроизводительное секвенирование становится более доступным: расширяется как приборно-техническая, так и аналитическая база. В настоящем обзоре систематизированы ключевые подходы к анализу вирома растений с помощью высокопроизводительного секвенирования. В основной части статьи описаны этапы проведения анализа: от сбора образцов до биоинформатической обработки данных, ее валидации и интерпретации. Подробно рассмотрены особенности современных платформ секвенирования и факторы, влияющие на качество чтения, в том числе контаминация. Охарактеризованы три взаимодополняющих подхода для обработки биоинформатических данных: картирование чтений на референсные последовательности вирусов; сборка и аннотация контигов; таксономическая классификация чтений без дополнительной сборки. Особое внимание уделено необходимости тщательной интерпретации результатов с учетом как биоинформатического анализа, так и валидации идентификации молекулярно-генетическими методами. Обзор будет полезен как для исследователей и специалистов, не имеющих опыта работы с высокопроизводительным секвенированием, так и для тех, кто использовал этот инструмент для выполнения других задач.
    Ключевые слова: метагеномика; высокопроизводительное секвенирование; вирусы; виром растений; биоинформатика
    Для цитирования: Белкина Д.Д., Виноградова С.В. Анализ вирома растений с помощью высокопроизводительного секвенирования: принципы и подходы. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2026;30(2):311-320. doi 10.18699/vjgb-26-35
    Финансирование. Работа выполнена при поддержке Российского научного фонда (грант 23-16-00232)

    Цифровое фенотипирование

  • Д.С. Ульянов, А.А. Ульянова, А.А. Кочешкова, А.О. Блинков, А.В. Архипов, Я.С. Меглицкая, Н.Ю. Свистунова, Г.И. Карлов, М.Г. Дивашук
    Применимость инструмента для анализа временных рядов StatFaRmer при цифровом фенотипировании сои (Glycine max)

    Количество просмотров: 2
  • Аннотация
    Аннотация. Современные исследования в области агробиотехнологий все чаще опираются на методы автоматизированной фиксации и интерпретации морфофизиологических и спектральных характеристик растений – направление, известное как цифровое фенотипирование. Этот подход направлен на обнаружение устойчивых различий между генотипами, культивируемыми в неидентичных условиях среды. Ранее был предложен StatFaRmer – инструмент с открытым кодом, совершенствующийся в рамках настоящей работы для комплексного анализа временных фенотипических наборов данных, преимущественно ориентированный на изучение сельскохозяйственных культур, таких как соя (Glycine max). Разработанный инструмент реализует автоматизированные процедуры предобработки данных, включая синхронизацию временны’ х меток между образцами и устранение шумовых артефактов и выбросов. Эти функции особенно актуальны для многомесячных экспериментов, связанных с оценкой параметров роста, колебаний площади фотосинтетического аппарата или других биометрических показателей. Поддержка стандартизированных форматов данных (XLSX, CSV) обеспечивает совместимость с распространенными системами фенотипирования, упрощая кроссплатформенную интеграцию. Таким образом, инструмент может поддерживать интеграцию с популярными HTPP-платформами (например, Traitmill, HyperAIxpert, Plant Accelerator), что позволяет использовать данные, полученные из различных источников, в едином аналитическом конвейере. Для экспериментов с соей StatFaRmer предоставляет настраиваемый дисперсионный анализ (ANOVA) с визуализацией диагностических параметров (нормальность распределения, гомогенность дисперсий) и оценкой значимости эффектов между пользовательскими группами. Пример применения включает сравнение параметров роста 20 сортов сои в условиях контролируемого стресса: инструмент автоматически агрегировал данные с неравномерной частотой измерений (от 1 часа до 3 суток), идентифицировал аномалии в динамике удлинения гипокотиля и рассчитал статистическую значимость различий между группами (p < 0.01). Инструмент протестирован на масштабных наборах данных (более 2000 измерений на эксперимент). StatFaRmer реализован в виде веб-приложения на платформе Shiny с пошаговыми инструкциями для установки и запуска в ОС Windows и Linux. Все этапы обработки – от первичных данных до итоговых графиков – документируются, что обеспечивает прозрачность анализа и соответствие требованиям воспроизводимости исследований. Таким образом, StatFaRmer предлагает специализированное решение для статистической верификации гипотез в цифровом фенотипировании сои, сокращая время на подготовку данных и минимизируя риски ошибок при работе с нестационарными временными рядами. Ключевые слова: высокопроизводительное фенотипирование растений; визуализация фенотипических данных; анализ временных рядов; цифровые платформы фенотипирования; генотип-фенотипический анализ; статистический анализ фенотипических данных; программное обеспечение с открытым исходным кодом; автоматизированный анализ данных
    Для цитирования: Ульянов Д.С., Ульянова А.А., Кочешкова А.А., Блинков А.О., Архипов А.В., Меглицкая Я.С., Свистунова Н.Ю., Карлов Г.И., Дивашук М.Г. Применимость инструмента для анализа временных рядов StatFaRmer при цифровом фенотипировании сои (Glycine max). Вавиловский журнал генетики и селекции. 2026;30(2):321-329. doi 10.18699/vjgb-26-36
    Финансирование. Исследование проведено при поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации (госзадание FGUM-2025-0010).
  • Е.Г. Комышев, Ю.В. Кручинина, В.С. Коваль, А.А. Потешкина, Н.В. Петраш, В.В. Пискарев, Н.П. Гончаров, Д.А. Афонников
    Описание морфологических характеристик колосьев пшеницы в базе данных SpikeDroidDB в виде цифрового паспорта
    Приложения
    Количество просмотров: 3
  • Аннотация
    Аннотация. При анализе структуры урожая пшеницы неоднократно показано, что его выраженность зависит от продуктивности колоса. Основные характеристики колоса, которые связаны с продуктивностью, это прежде всего масса 1000 зерен, число зерен и колосков в колосе, его размеры, наличие/отсутствие остей и другие. В современных генетических исследованиях для идентификации локусов, контролирующих признаки продуктивности колоса, требуется морфометрия сотен и тысяч колосьев. С другой стороны, современные коллекции генетических ресурсов содержат тысячи образцов, которые также требуют своего детального описания. Все это обусловливает необходимость развития цифровых технологий описания признака колоса пшеницы, которые могут быть достигнуты на основе методов анализа изображений. Эти методы позволяют автоматически получать значения набора признаков, которые могут служить основой формирования цифровых коллекций растений. В настоящей работе предложено цифровое описание колоса пшеницы на основе характеристик, полученных как вручную, так и на основе анализа цифровых изображений, а также характеристик растений, у которых был взят колос. Эти данные положены в основу обновленной версии базы данных SpikeDroidDB (http://spikedroid.biores.cytogen.ru/). Цифровое описание колоса состоит из двух блоков. Блок загружаемых данных содержит описание растения и включает 5 таблиц: коллекция, сортообразец (год выращивания (вегетация), посевной номер, таксономическую информацию и др.), место выращивания, характеристики колоса растений, оцененные экспертом вручную (длину, ширину фронтальной и боковой проекций, тип и цвет колоса и др.). Блок извлекаемых характеристик включает признаки колоса, полученные в результате цифрового фенотипирования, и состоит из шести таблиц: характеристики контура колоса на изображении; характеристики модели четырехугольников, компоненты цвета колоса, доминантные цвета колоса, текстурные характеристики колоса на изображении. Было проведено выделение наиболее наглядных и информативных характеристик колоса, которые позволили сформировать цифровой паспорт колоса, включающий признаки размера, формы и цвета, определенные на основе анализа цифровых изображений. Проведено сравнение признаков, формирующих цифровой паспорт, у двух видов пшеницы, T. aethiopicum и T. carthlicum. Показано, что признаки цифрового паспорта позволяют наглядно представить модель колоса, а также выявить достоверно различающиеся параметры (цвет колоса и остей, округлость фронтальной проекции колоса). В интерфейс базы данных также добавлена возможность пакетной загрузки данных о характеристиках растения и колоса, а также их изображений.
    Ключевые слова: пшеница; колос; морфометрия; цифровое фенотипирование; база данных; коллекция
    Для цитирования: Комышев Е.Г., Кручинина Ю.В., Коваль В.С., Потешкина А.А., Петраш Н.В., Пискарев В.В., Гончаров Н.П., Афонников Д.А. Описание морфологических характеристик колосьев пшеницы в базе данных SpikeDroidDB в виде цифрового паспорта. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2026;30(2):330-338. doi 10.18699/vjgb-26-37
    Финансирование. Работа поддержана грантом РНФ № 23-14-00150.
    Благодарности. Размещение сайта базы данных и обработка изображений выполнены с использованием ресурсов Центра коллективного пользования «Биоинформатика» при поддержке бюджетного проекта FWNR-2026-0023.

    Все статьи в формате pdf