Учёные Института цитологии и генетики (ИЦИГ) СО РАН разработали новый способ для ускорения колошения мягкой пшеницы с помощью редактирования генома. Исследователи целенаправленно внесли мутации в определённые гены растения для более быстрого созревания и сокращения времени на выведение новых сортов. Разработка уже запатентована.
Оптимизация сроков колошения — важная задача в селекции пшеницы, поскольку этот признак напрямую влияет на продуктивность и адаптивность сортов. Традиционная селекция требовала длительного времени, молекулярно-ориентированная селекция позволила создавать сорта, опираясь на существующее генетическое разнообразие, а метод «молекулярных ножниц» CRISPR/Cas9 открыл возможность создавать принципиально новые мутации. Именно его и применили в ИЦИГ СО РАН.
«Благодаря высокой эффективности и воспроизводимости разработанный способ является мощным инструментом, существенно ускоряющим выведение сортов пшеницы с ранним колошением, что придаёт ему значительную практическую ценность для селекционной работы», — говорится в патенте.
Как работает технология
Процесс начинается с получения зародышей пшеницы из незрелых семян, собранных на 14–16-й день после цветения. Семена обрабатывают растворами этанола и отбеливателя, несколько раз промывают стерильной водой, после чего зародыши помещают на питательную среду в чашки Петри. Так исследователи получают эмбриогенные каллусы — особую растительную ткань, способную к регенерации.
Затем в клетки этой ткани доставляют генетический материал для редактирования ДНК. Для этого учёные нанесли на микрочастицы золота белок Cas9 — те самые «молекулярные ножницы» для разрезания ДНК — и две направляющие РНК, которые указывают белку, какие именно участки генов нужно модифицировать.
Далее следует многоэтапное культивирование с чередованием питательных сред при разной температуре и освещении. Когда появляются зелёные проростки, их пересаживают на укореняющую среду, а сформировавшиеся жизнеспособные растения — в почву. Результаты проверяют методами ПЦР и секвенирования ДНК, чтобы убедиться в появлении нужных мутаций. Растения с подтверждёнными изменениями размножают самоопылением — это позволяет закрепить признак ускоренного колошения в следующих поколениях.
Результаты: минус 4–5 дней до колошения
Эффект от нового метода проверили в теплице и полевых условиях. Внесённые мутации позволили растениям пшеницы сорта Велют перейти к колошению на 4–5 дней раньше, чем контрольная группа. В масштабах сельскохозяйственного производства такой сдвиг может иметь критическое значение — особенно в регионах с коротким вегетационным периодом, где каждый день определяет, успеет ли урожай вызреть до заморозков.
Это не единственная победа российских учёных в редактировании генома пшеницы за последние месяцы. В марте 2026 года исследователи Сколтеха впервые в России успешно отредактировали геном пшеницы с помощью CRISPR-Cas, нацелившись на ген термочувствительной мужской стерильности. Результат оказался неожиданным: помимо запланированных стерильных линий, у части мутантов изменилась архитектура колоса, и количество зёрен с одного колоска выросло вдвое — с обычных 2–4 до 6. Профессор Сколтеха Елена Потокина назвала это «большим достижением», отметив, что команда получила «удивительную, разнообразную коллекцию мутантов».
Важно, что в обоих случаях — и в Сколтехе, и в ИЦИГ СО РАН — полученные растения не являются генно-модифицированными в традиционном смысле. Трансформация проводилась без использования агробактерий, с помощью «генной пушки», а в последующих поколениях отбираются только линии с целевыми мутациями без следов вспомогательных генетических конструкций.
Контекст: генетический прорыв в селекции
ИЦИГ СО РАН уже много лет ведёт системную работу по генетическому улучшению пшеницы. Как ранее рассказывала заведующая лабораторией молекулярной генетики и цитогенетики растений Елена Салина, за 20 лет работы в лаборатории локализовано более 2000 маркёров на хромосомах пшеницы и её сородичей [citation:4]. В апреле 2026 года та же лаборатория разработала гибрид мягкой пшеницы, устойчивый к бурой ржавчине — одному из самых вредоносных заболеваний Западной Сибири, которое в период широкого распространения способно погубить до 30% урожая.
Адаптация CRISPR-Cas под пшеницу — технически сложная задача. Как пояснили в Сколтехе, из-за гексаплоидной природы пшеницы (три генома вместо одного) разработка технологии точечного редактирования заняла четыре года. Теперь, когда метод отлажен, открываются перспективы для получения генетического разнообразия, которого раньше не существовало. Помимо пшеницы, в Сколтехе ведётся редактирование генов сои, подсолнечника и гуара — культуры, которую пытаются адаптировать для выращивания в России.
Источник