Основные положения маркер-зависимой селекции на стрессоустойчивость

Биохимические и молекулярные маркёры являются чрезвычайно эффективным инструментом генетических исследований и вносят существенный вклад в изучение природы генов, а также разработку методов переноса идентифицированных генов в другие формы растений. Молекулярное маркирование успешно применяется для решения всех важнейших фундаментальных и прикладных задач, стоящих перед исследователями генетических ресурсов растений — от поиска нового генетического разнообразия, его идентификации и паспортизации, до охраны прав на него в ходе улучшения сортов растений Понятие «маркёр» вошло в биологию довольно давно (маркёр — метчик, в биохимии — фактор идентификации). В настоящее время это понятие используют довольно широко. В биохимии на первых этапах маркирование опиралось на весь комплекс химических субстанций вплоть до веществ вторичного происхождения. Но наиболее перспективным оказался анализ полиморфизма макромолекул: белков и нуклеиновых кислот. Полиморфизм обнаруживается физико-химическими метолами при анализе не только белков и ДНК, но и масел, спиртов, органических кислот, веществ вторичного происхождения. Однако этот полиморфизм из-за ряда принципиальных ограничений не нашёл широкого применения при решении фундаментальных проблем биологии [11].

В качестве таких ограничений — наличие многих промежуточных этапов на пути реализации информации от её носителя до момента, например синтеза полисахаридов, жирных кислот либо фенольных или иных соединений. Сложность биологии растений и генетики их продуктивности в первую очередь связана с тем, что многие признаки, такие как урожайность, стрессоустойчвость, время созревания, содержание белка и кустистость, являются сложными количесвенными признаками, находившимися под контролем многих генов (полигены).

Классик фундаментальной науки, основавший и разработавший учение о стрессе, канадский исследователь Ганс Селье (1907;1982) говорил: «Простота и краткость не просто свойства науки, они составляют её сущность» [34, 39].

Академик РАСХН Виктор Михайлович Шевцов (1940;2012), крупнейший специалист в области селекции ячменя, повторял: «Метод для селекции должен быть прост как автомат Калашникова; так, что бы ты бросил его в лужу, он пролежал там год, ты берёшь его, а он стреляет».

Сам же Михаил Тимофеевич Калашников (1919;2013), ссылаясь на бога, любил повторять: «Всё нужное — просто, всё сложное — не нужно». Наука же — это совокупность мыслей господа и слов человека.

Бога каждый представляет себе по-своему. Есть основания полагать, что господь — это эффект взаимодействия генотипа и среды (ВГС). При этом под средой подразумевается широкий круг факторов — от температуры и влажности до космоса и неизвестных пока человеку факторов, т. е. от агрофизики до астрологии. Эти наблюдения частично укладываются в следующую формулу: «Фенотип есть продукт взаимодействия среды и генотипа».

Сорт растений как основа технологии возделывания любой культуры является результатом сложного взаимодействия «генотип-среда», поскольку может реализовать продукционный потенциал и технологические качества только в конкретных средовых условиях. Чаще всего имеются в виду почвенно-климатические и технологические условия возделывания. Фактически создание сорта предполагает не только получение и отбор новых генотипов, но и поиск экологической ниши, где этот генотип обеспечит высокую продуктивность, экологическую стабильность и качество продукции как основные цели селекции. Таким образом, селекционер, по сути, не изучает и отбирает генотипы как таковые, а оценивает их норму реакции на абиотические, биотические и антропические факторы среды [9].

Молекулярные маркёры (ДНК-овые, белковые) являются чрезвычайно эффективным инструментом генетических исследований эукариот. Однако их статичность не позволяет количественно оценить важнейшие свойства организмов (стрессоустойчивость, реакцию на свет и прочее). Как познание электричества и развитие электротехники стало возможным только с появлением электродинамики, так и статичные молекулярные маркёры должны быть существенно дополнены молекулярно-кинетическими (биологическими) маркёрами, способными количественно оценить экспрессию основных регуляторных генов или дать интегральную характеристику всех экспрессирующихся генов определённого генотипа в конкретных условиях роста.