ЛЕНИНГРАДСКО-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ПЕРИОД

Несколько слов о ВИРе

Покинул я ВИР в начале 1942 г. аспирантом, вернулся в начале 1967, четверть века спустя, профессором. Сразу же был назначен заместителем директора по Пушкинским лабораториям, но через полгода попросил Дмитрия Даниловича оставить меня лишь заведующим лаборатории, мотивируя тем, что на этом уровне я принесу Институту больше пользы. По его настойчивой просьбе я все же согласился, как говорят, на «добровольных началах», стать куратором Пушкинских лабораторий.

Прежде чем приступить к описанию наших работ на этом этапе напомню о ВИРе и его создателе.

Всесоюзный институт растениеводства имени Н. И. Вавилова возник на базе Бюро по прикладной ботанике. Его руководитель Р. Э. Регель в 1908 году организовал издание «Трудов Бюро прикладной ботаники». Сменивший Р. Э. Регеля Николай Иванович Вавилов в 1920 году продолжил это издание, но уже под названием «Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции», определив этим содержание деятельности созданного им затем Всесоюзного института растениеводства.

С тех пор на фронтоне Института как эмблема незримо написана триада наук: «Прикладная ботаника, генетика и селекция», на основе которой Н. И. Вавилов и его последователи разрабатывали учение об исходном материале и создавали гармоничную стратегию его развития на многие десятилетия.

Гений создателя и большая поддержка от правительства (сбор растительных ресурсов рассматривался тогда как важнейшая государственная задача) обеспечили ВИРу стремительное восхождение. За короткий срок он стал крупнейшим и уникальным научным учреждением, первым в мире генным банком селекции. Его знаменитая мировая коллекция культурных растений и их диких сородичей в 30-х годах прошлого века насчитывала более 200 тысяч образцов и представляла собой богатейший источник исходного материала для создания сортов практически по всем культурам. Уже тогда ВИР сыграл большую роль в освоении новых культур и земель, в продвижении земледелия на север и в полупустыни, в установлении обширных международных связей по обмену растительными ресурсами и резком подъеме авторитета отечественной растениеводческой науки.

К тому времени передовые позиции на всех главных направлениях растениеводства — прикладной ботаники, генетики, селекции и семеноводства — фактически занимали Н. И. Вавилов и работавшие с ним его ученики и соратники. Трудно найти область современного научного растениеводства, которая не была бы связана с именем Вавилова. Ему принадлежат знаменитые труды о закономерностях наследственной изменчивости, о виде как системе, о центрах происхождения культурных растений, иммунитете. Он создал серию фундаментальных работ по теоретическим основам селекции, открыл закономерности географического распределения генов, дал первое глубокое обоснование генетической сущности сложных хозяйственных признаков и биологических свойств растений, какими являются устойчивость к патогенам и неблагоприятным факторам, качество урожая и продуктивность сорта, ради чего и ведется селекция. Великого биолога-растениевода по праву считают основоположником современной генетики и селекции растений.

Славен Николай Иванович, однако, не только трудами, но и плеядой своих учеников и соратников, возглавивших тогда важнейшие направления в ботанике, генетике и селекции сельскохозяйственных растений и оставивших большой след в истории этих наук. Это ботаник П. М. Жуковский, географ Е. Ф. Вульф, эволюционисты и ресурсоведы Е. Н. Синская, С. М. Букасов, К. А. Фляксбергер; генетики Г. Д. Карпеченко и Г. А. Левитский, физиологи Н. А. Максимов и И. И. Туманов, основоположник биохимии культурных растений Н. Н. Иванов, анатом В. Г. Александров и многие другие. Под руководством Н. И. Вавилова на базе мировой коллекции разрабатывались вопросы происхождения и классификации культурных растений, раскрывался потенциал вида для селекции. Особое внимание уделяли изучению закономерностей географической изменчивости и реакции растений на факторы окружающей среды для обоснования стратегии рационального размещения культур на территории страны. Осуществлен комплексный подход в разработке методов и приемов селекции и семеноводства с привлечением биохимии и физиологии.

Впервые в мире здесь поставили работы по сортовой биохимии и сортовой физиологии. Наряду с отделами растительных ресурсов возникали и развивались современные биологические лаборатории, возглавляемые крупными учеными.

По мобилизации и изучению ресурсов селекции в 30-х годах ВИР уже стоял «на глобусе» — немного мест земного шара оставалось вне сферы деятельности его экспедиций.

Трагедия постигла этот хорошо задуманный и продуктивно работавший Институт в годы репрессий, лысенковщины и военной блокады города, когда и его создатель, и лучшие научные силы были потеряны, и надолго подавлена уже сложившаяся к тому времени вавиловская методология в растениеводстве страны. И только героическими усилиями сотрудников Института и некоторых его руководителей — академиков ВАСХНИЛ Иоганна Гансовича Эйхфельда, Петра Михайловича Жуковского и Дмитрия Даниловича Брежнева — ВИР в основе своей сохранили, а затем и возродили как мощное научное учреждение, способное решать важные для страны и мира проблемы растительных ресурсов для селекции.

В послевоенное (особенно в послелысенковское) время — 60-70-е гг. — произошло значительное укрепление Института научными кадрами, возобновилась напряженная и плодотворная работа по мобилизации мирового генофонда сельскохозяйственных растений. В это время с ботаниками-ресурсоведами, как и в годы Н. И. Вавилова, работают «биологи-методисты», обеспечивающие всестороннее комплексное изучение мировой коллекции и поиск ценных источников для селекции; организуются отвечающие духу времени новые лаборатории.

Для более полного раскрытия потенциала сортов и видов, о чем мечтал Николай Иванович, создаются и новые направления, основанные на достижениях биологии последних десятилетий и прежде всего молекулярной биологии, призванной вывести медицину и сельское хозяйство на новый технический уровень.

Здесь хочу особо подчеркнуть, что биологическим, особенно физиологическим, биохимическим и технологическим, работам Н. И. Вавилов придавал исключительно большое значение. Поражает прозорливость его в оценке значимости этих наук в изучении генофонда. Он считал, что «…задачей ближайшего будущего является классификация огромного сортового разнообразия важнейших культур не только на основе ботаникоагрономических характеристик, но и с использованием методов физиологии, биохимии и технологии. Ближайшему будущему надлежит разработать учение о биохимической и физиологической систематике культурных растений». Вавилов — великий биолог и генетик широкого плана.

Для реализации этих идей он создал соответствующие лаборатории, в задачу которых входила разработка сортовой биохимии, сортовой физиологии и сортовой технологии.

Особо хотелось бы отметить работы отдела биохимии того времени. Ее возглавлял профессор Иванов Николай Николаевич — один из соратников Вавилова, основоположник биохимии культурных растений. Под его руководством впервые в мире, фундаментально и в разных аспектах — сортовом, агрономическом, почвенно-климатическом и географическом, — изучалась изменчивость важнейших сельскохозяйственных растений по многим биохимическим показателям. Результаты этих работ опубликованы в многотомном издании «Биохимия культурных растений», где по каждой культуре показаны закономерности и пределы изменчивости биохимических признаков, намечены пути их селекционного улучшения.

Большое место в работе Н. Н. Иванова занимала проблема белка в растениеводстве, в число аспектов которой входило стремление привлечь белки к «тонкому различению сортов» и созданию новой систематики.

Большой интерес к проблеме белка в растениеводстве проявлял и Николай Иванович Вавилов. В напутствиях мне, только что сдавшему вступительный экзамен в аспирантуру по биохимии, он выразил пожелание — разобраться в белках зерновки злаков и выяснить, нельзя ли по ним различать виды пшеницы.

Как я уже писал, это было в 1938–1940 годах.

Прошли годы, прежде чем удалось приступить к реализации идей моих учителей и наставников.

В преддверии к молекулярным маркерам растений

Шли тяжелые месяцы блокады, фронтовые годы, затем — зарождение и становление современной молекулярной биологии, принципы и методы которой позволили уже вплотную подойти к белкам не только как к ингредиентам питания, но и как к факторам и основе морфогенеза растений. Складывались новые принципы и подходы к изучению жизненных процессов, создавались более совершенные методы и техника исследований, вырисовывалась картина молекулярных механизмов генетических и морфогенетических процессов в организме. Становилась все очевиднее выдающаяся роль белков и нуклеиновых кислот в этих процессах. Как теперь известно, с ними связаны все кардинальные свойства и функции организма: белки — основа метаболизма и формообразования, нуклеиновые кислоты — молекулярная основа генетических функций; заключенная в них наследственная информация реализуется в морфогенезе непосредственно и исключительно через белки.

Все это и позволило нам считать белки и нуклеиновые кислоты самыми эффективными критериями в оценке генетической конституции организма и генетическом анализе растений при решении различных проблем прикладной ботаники, генетики и селекции. Некоторую смелость для практической реализации этой идеи мне придала сложившаяся на моем научном пути тематическая последовательность в исследовательской и преподавательской деятельности: чтение вузовских курсов и экспериментальные работы по анатомии, морфологии, физиологии и биохимии растений в 1947–1956 гг., а также по молекулярной биологии с 1953 года.

Основные идеи молекулярно-биологического изучения генетических ресурсов культурных растений и их диких сородичей были доложены в 1967 году на Объединенной сессии АН СССР и ВАСХНИЛ, посвященной 80-летию со дня рождения Вавилова, в докладе «Н. И. Вавилов и проблемы биохимической генетики растений» (В. Г. Конарев, 1969). Они стали основой при разработке принципов и методов молекулярно-биологического анализа для решения намеченных нами вопросов прикладной ботаники, генетики и селекции.

Надо сказать, что первые два периода моей самостоятельной научной деятельности — оренбургский и уфимский — продолжались примерно по десять лет. Последний, третий, — ровно тридцать. Зато первым двум периодам предшествовали формирование во мне первичных научных убеждений на кафедре ботаники Куйбышевского пединститута и большая научная школа Н. И. Вавилова с его соратником Н. Н. Ивановым в аспирантуре Всесоюзного института растениеводства. Здесь заложены представления о специфическом пути в морфогенезе растений как представителей мира автотрофных организмов. В этом особую роль сыграло знакомство с работами К. А. Тимирязева и Д. Н. Прянишникова.

Оренбургский период посвящен выяснению биологической роли и положению в метаболизме и морфогенезе двух важнейших ингредиентов жизни растений — нуклеиновых кислот и белков. Литературные сведения и собственные исследования здесь привели к твердому убеждению, что участие нуклеиновых кислот в метаболизме и во всех морфогенетических процессах осуществляется только через белки. Здесь же было установлено, что функциональная активность клеточного ядра и хромосом теснейшим образом сопряжена с их структурным состоянием и прежде всего с состоянием ДНК. Определение структурных изменений в хроматине клеточного ядра по характеру обычных и люминесцентных красителей тогда стало основой разработки серии методов цитохимической оценки метаболической и морфогенетической активности клеток, тканей и растения в целом.

Главными в уфимском периоде стали углубленные, более основательные исследования структурных переходов в хроматине и ДНК с привлечением современной техники молекулярно-биологического анализа. В этот период отчетливо сформулировано представление о так называемых «лабильном», «стабильном» и «остаточном» состояниях хроматина и ДНК, наиболее полно отражающих их функциональную активность и значение в регуляции метаболизма и морфогенеза клетки и организма. Здесь созданы методы цитохимического, биохимического и молекулярно-биологического анализа для решения различных вопросов физиологии и биохимии растений.

Естественно, третий, тридцатилетний, этап более богат в научных делах и насыщен разного рода событиями. Можно сказать, что он практически целиком посвящен весьма актуальной для ВИРа проблеме прикладной ботаники, генетики и селекции — принципам и методам молекулярных генетических маркеров, необходимых для полноценного изучения генофонда мировой коллекции культурных растений и их диких сородичей. Для нас это одна из важнейших проблем морфогенеза растений в условиях вировского направления науки.

В ряду важнейших проблем морфогенеза уже давно стояла проблема гетерозиса, разработка которой началась в Уфе и продолжена в ВИРе совместно с кафедрой и Отделом, когда-то созданными мной. Нашим совместным работам в этом плане тогда благоприятствовала просьба Зии Нуриевича Нуриева — Секретаря башкирского Обкома КПСС — о нашем научном сотрудничестве: в течение многих лет (пока позволяло здоровье) я ежегодно посещал Уфу для чтения лекций в Университете и поддержания научных связей.

В это время мои ученики продолжали там изучение молекулярногенетических механизмов действия стимуляторов и ингибиторов роста, а также природы гетерозиса, в связи с морфогенезом растений.

По биохимии и молекулярным аспектам гетерозиса и гомеостаза у растений мы тогда совместно подготовили и издали в Уфе сборники: «Вопросы биохимии гетерозиса у растений» (1971), «Физиологические и биохимические аспекты гетерозиса и гомеостаза растений» (1976), «Электронно-микроскопическая цитохимия» (1971), а в Ленинграде — методические пособия: «Методы исследования нуклеиновых кислот растений» (Л., 1967. Коллектив уфимских и вировских авторов) и «Методы биохимии и цитохимии нуклеиновых кислот растений» (В. Г. Конарев, С. Л. Тютерев. Л.: Колос, 1970; главным образом по результатам исследований в Уфе).

Функциональное состояние клеточных ядер гетерозисных растений мы оценивали по их метилофилии, пиронинофилии и методами люминесцентного микроскопического спектрального анализа с использованием красителя акридинового оранжевого, хорошо отработанными Лидией Сергеевной Сердюк. Эти методы были доложены и одобрены на 2-й Всесоюзной конференции по «Биологии нуклеиновых кислот растений», состоявшейся в Уфе в 1962 году. Там сделан доклад на тему: «Люминесценция акридинового оранжевого на метилофильных и пиронинофильных ядрах» (Л. С. Сердюк, В. Г. Конарев. М.: Наука, 1964. С. 207–209).

Естественно, в изучении гетерозиса как явления довольно сложного, связанного с многими жизненными функциями организма, использовали разные подходы, прежде всего физиологические, биохимические и молекулярно-генетические. В 1974 году Международной организацией ЭУКАРПИА я был приглашен со вступительной лекцией на 2-ю Сессию («Физиология гетерозиса») 7-го Конгресса этой Ассоциации, проходившего в Будапеште. Лекция посвящена физиологическим и биохимическим аспектам гетерозиса. Судя по всему, она понравилась. В перерыве многие подходили к Дмитрию Даниловичу с благодарностью, на что он отвечал: «А что Вы меня благодарите, благодарите Конарева». Подходили и ко мне. Тут я познакомился с доктором Дж. Мак Кеем. Это один из лучших европейских генетиков-тритикологов нашего времени. Он выступал со вступительной лекцией этого Конгресса на тему: «Генетические и эволюционные принципы гетерозиса». Впоследствии я встречался с ним несколько раз.

Проблемам гетерозиса потом я посвятил 10-ю главу монографии «Морфогенез и молекулярно-биологический анализ растений» (1998) под названием: «Гетерозис — один из путей реализации генетического и морфогенетического потенциала вида в эволюции и селекции».

В основу главного направления в исследованиях в области морфогенеза растений в ВИРе мы положили представление о важнейшем факторе биологической интеграции организма, а именно: молекулярно-генетическое единство всех его частей, проявляющееся в биологической специфичности главным образом за счет белка — обязательного ингредиента всех биоструктур. Это единство является также фактором интеграции организмов в пределах биологического вида, а по отдельным признакам и свойствам оно сохраняется, как историческая память, до уровня трибы и даже семейства.

Целостность организма выражают такие биологические категории, как специфичность, биологическое узнавание и способность к интеграции на основе комплементарности принадлежащих ему молекулярных биоструктур.

В ряду многих факторов и механизмов, обеспечивающих целостность всего организма, особо выделяем структурную и функциональную сопряженность в нем генетических, метаболических и морфогенетических процессов. Структурно она проявляется в тандемном расположении генов как «истинное» их сцепление, функционально — в ходе метаболизма и морфогенеза с участием генетических, гормональных и других регуляторных систем, обеспечивающих четкую координацию работы всех генов. Такой механизм удачно назван функциональным сцеплением согласованно регулируемых генов.

Функциональное сцепление генов лежит в основе организации многих молекулярно-генетических систем метаболизма и морфогенеза. Особенно часто оно наблюдается при кодировании общих метаболических путей и субъединиц гетеромерных мультимолекулярных структур белка. Возможно даже межорганоидное функциональное сцепление, которое имеет место, например, при совместном кодировании геномами ядра и органоидами цитоплазмы. Классическим примером этого может служить биогенез мультифермента хлоропласта — рибулезобифосфаткарбоксилазы.

Структурную и функциональную сопряженность генетических, метаболических и морфогенетических систем в организме рассматриваем как одну из главных предпосылок к разработке методов биологического анализа растений путем их молекулярного маркирования, основанного на использовании двух категорий биологических молекул — белков и ДНК. Первые составляют основу метаболизма, биогенеза и функционирования всех клеточных структур, включая генетический аппарат; вторые — молекулярную основу всех генетических систем. Это ставит их в разряд наиболее важных факторов молекулярно-биологической идентификации генетических, а в случае белков и морфогенетических систем.

Первый обстоятельный обзор уже сложившихся в ВИРе исследований, с учетом результатов оренбургских и уфимских работ, опубликован в «Трудах ВИР» (Т. 52, вып. 1. 1973) под названием: «Белки, нуклеиновые кислоты и проблемы прикладной ботаники, генетики и селекции». Том посвящен статьям сотрудников отдела и назывался «Изучение белков и нуклеиновых кислот». Свое отношение к работам отдела и значению его в ВИРе выразил директор Института академик Дмитрий Данилович Брежнев в предисловии к этому монографическому сборнику. Мнение Д. Д. Брежнева — ученика Вавилова и главного реставратора его методологии в ВИРе после лысенковщины — мы высоко ценим и это предисловие приводим здесь полностью:

«Создание продуктивных сортов с высоким качеством урожая — одна из самых актуальных задач растениеводства. Для ее решения необходим соответствующий, т. е. исходный, материал. И он есть в числе десятков тысяч образцов мировой коллекции ВИР. Но чтобы выявить и эффективно использовать эти источники, необходимы соответствующие теоретические основы и принципиально новые методы генетического анализа исходного и селекционного материала. Для их разработки на основе достижений современной биологии и прежде всего молекулярной биохимии и генетики в 1967 году в Институте создана лаборатория белка и нуклеиновых кислот. В этом выпуске трудов публикуются основные итоги ее работы за истекшее время.

Сборник посвящен общим и прикладным вопросам молекулярной биохимии и генетики культурных растений, рассматриваются вопросы ультраструктурной и функциональной организации генетического аппарата, структура и активность генома, методы их оценки.

Одно из достижений лаборатории — разработка принципа белковых маркеров генома и использование этого принципа в решении теоретических и практических вопросов растениеводства, в частности происхождения культурных растений, в геномном анализе естественных и синтетических амфидиплоидов, в идентификации видов, сортов и линий по белкам, оценке исходного материала для селекции на те или иные хозяйственно ценные признаки.

Проводимые лабораторией исследования находятся в русле одного из направлений биологии, решающего важнейшую проблему современности — увеличение производства продуктов питания».

Проблемы генома, протеомика и основные задачи биохимической и молекулярной генетики растений (на будущее)

Возвращаясь к теме повествования, отметим, что важнейшим фактором молекулярно-генетического анализа и сортовой идентификации методами белковых маркеров является геном как центральная генетическая система клетки и организма в целом, чему мы в наших разработках уделяли особое внимание.

Наиболее полно наши представления о проблемах генома в биохимической и молекулярной генетике растений были доложены на Всесоюзной конференции в Черновцах в 1983 году. Материалы ее опубликованы в монографическом сборнике докладов «Геном растений» (Киев: Наукова Думка, 1988).

Геном в качестве основы генетической конституции организма первоначально представлял объект изучения цитологов и цитогенетиков. Они определили его как базовое число хромосом, характерное для половых (гаплоидных) клеток. При этом число, размер и форма метафазных хромосом были первыми параметрами в цитологическом описании вида и первыми критериями в геномном анализе поколений при межвидовых скрещиваниях.

Молекулярную основу генетических функций генома, как известно, составляет ДНК, через которую могут быть выражены его главные параметры — размер и объем генетической информации. При этом ДНК определяет линейный характер организации генетических элементов в геноме. В хромосомах эукариотов выражена его пространственная организация, с непосредственным участием белков. Последние играют ведущую роль также во всех без исключения молекулярно-генетических процессах как ферменты и как факторы регуляции этих процессов.

Часто понятие геном отождествляют с ДНК. На какое-то время, пока не будет подобран более подходящий рабочий термин для обозначения ДНК конкретного генома (например, «нуклеотип» по аналогии с «плазматипом» плазмона — совокупности генетических систем цитоплазмы), с этим можно согласиться. В то же время следует иметь в виду, что геном — сложная биологическая организация, не менее важными ингредиентами ее являются белки. Его можно рассматривать как центральную генетическую систему клетки, локализованную в ядре, организованную на основе нуклеиновых кислот и белков и выраженную в структурах хромосом. В хромосомах заключены тысячи элементарных генетических единиц ДНК, функции которых контролируются сложной многоярусной системой регуляторных механизмов. Существенная часть их находится в хромосомах и входит в структуру генома.

К настоящему времени определены основные черты структурной и функциональной организации генома и выяснены молекулярные механизмы происходящих в нем генетических процессов — редупликации ДНК, прямой и обратной транскрипции, трансляции, рекомбинации генных локусов и т. д. Достижения в этой области главным образом и вывели молекулярную биологию на уровень генной и хромосомной инженерии, в перспективах которой — создание методов экспериментальной реконструкции генома растений.

Геном как система. В структурной и функциональной организации геном проявляет себя как сложная система, где все его генетические элементы сопряжены. Эта сопряженность проявляется на всех уровнях организации — от сцепления генов до интеграции хромосом в геноме. Сцепление может быть структурным по типу тандемных блоков и функциональным, когда генетические элементы рассредоточены, но действуют как кластеры генов, управляемые общим регуляторным фактором.

Сложную генетическую систему представляет собой каждая хромосома. Ее нетранскрибируемые области — сателлитная ДНК и центромера — несут функции, соответствующие хромосомному уровню организации.

Имеется много фактов о сопряженности самих хромосом в геноме. Так, при образовании аллополиплоидных форм растений кариотипы диплоидных видов в составе сложного генотипа, как правило, сохраняют свою самостоятельность даже при длительной интеграции их в общем кариотипе аллополиплоида. В скрещиваниях последние обмениваются целыми геномами. В картинах митоза и мейоза хромосомы занимают строго определенные места, образуя специфическую для генома или кариотипа вида хромосомную последовательность. Имеются данные о наличии межхромосомных связей, состоящих из материала самих хромосом типа фибрилл хроматина, содержащих ДНК, что наводит на мысль о наличии физической основы для надхромосомной организации генома.

Строгая упорядоченность в расположении, контакты и специфические взаимодействия между гомологичными, т. е. сестринскими хромосомами, гомеологичными — одноименными хромосомами разных геномов и хромосомами в пределах каждого из трех типов генома недавно выявлены в соматических клетках гексаплоидной, или трехгеномной, пшеницы T. aestivum.

В интеграции хромосом как генетических систем в геноме исключительно важную роль играют мембраны клеточного ядра.

Наконец, организм не может существовать, если геном утратит хотя бы одну хромосому. Получение организма с делецией по хромосоме иногда удается, но только у аллополиплоидов (и не по всем хромосомам) за счет компенсации недостающей пары гомологичных хромосом дополнительной парой гомеологичной хромосомы другого генома. Так, E. R. Sears получил серию нуллисомно-тетрасомных компенсированных линий мягкой пшеницы сорта Чайниз Спринг, а также другие анеуплоидные и дителоцентрические линии, которые сыграли исключительно важную роль в развитии биохимической генетики, в частности в изучении генетического контроля белковых признаков.

О геноме как единой системе свидетельствует тот факт, что всякого рода генные мутации, интрогрессии генетического материала от других видов, делеции, даже внутригеномные межхромосомные транслокации непременно сопровождаются соответствующими перестройками в геноме, направленными на «вживание» этих изменений путем компенсации утраченного, репарации поврежденного или интеграции приобретенного с переходом самого генома как системы на новый уровень структурной и функциональной организации.

К категории таких явлений (по крайней мере явлений интрогрессий) относятся и экспериментальные переносы чужеродных генов в геном высшего растения. Уже сделаны первые шаги в подборе благоприятных векторов и внедрении таких генов в геном. Дальнейшие успехи по реконструкции генома сейчас зависят от того, как скоро удастся найти пути и средства преодоления генетической несовместимости и облегчения «вживания», интеграции чужеродного гена в геноме и генотипе организма в целом.

Рассмотренные явления сопряженности генетических систем в геноме послужили основой для разработки принципов и методов маркирования белками этих систем, а также признаков растения, кодируемых ими. Например, таким путем у ячменя через полигенные локусы гордеина — запасного белка зерна — Шьюри и др. (P. R. Shewry et al., 1980) маркировали сцепленные с этими локусами гены устойчивости к мучнистой росе Ml-a и Ml-k.

Маркирование сложных признаков возможно через хромосому, геном или генотип в целом, поскольку их множественные и разнокачественные гены могут быть сопряжены непосредственно с этими системами.

Геном как генетическая категория вида. Для решения проблем прикладной ботаники, генетики и селекции уже давно назрела необходимость рассматривать геном растений как генетическую систему видовой категории. К этому имеются следующие основания.

Как известно, вид — категория систематическая. Он заключает в себе, как правило, большой взаимосвязанный генофонд. Носители его, особи вида, имеют общую, сложившуюся в эволюции генетическую программу. Для каждого вида характерны пределы генетической изменчивости, которые соответствуют «границам» вида как репродуктивного сообщества. Другими словами, особи вида имеют общую генетическую конституцию, т. е. общий геном. В этом случае геном выступает как генетическая категория вида, точнее, диплоидного, или первичного, вида. В генотип сложного аллополиплоидного (вторичного) вида геном входит уже как генетическая единица, интегрированная в полигеноме аллополиплоида, но сохраняющая коренные свойства генома исходного диплоидного вида.

Отсюда возникает весьма важная для ботаников, генетиков и селекционеров проблема идентификации генома.

Как дискретная в эволюционном и систематическом отношении сложная система геном обычно описывается известными параметрами биологического вида. Цитологическими критериями генома служат видовые параметры кариотипа — число, размеры и форма хромосом, генетическими — пределы генетической изменчивости, которые соответствуют границам вида как репродуктивного сообщества. Разнокачественные (разновидовые, разнородовые) геномы генетически несовместимы. Это обнаруживается в нескрещиваемости видов или стерильности их потомства. Цитогенетически выявляют несовместимость геномов по резкому падению процента конъюгации хромосом в мейозе и разного рода нарушениям в митозах. «Сосуществование» разнокачественных геномов в аллополиплоидном генотипе объясняется тем, что они в нем сдвоены и каждый геном проходит фазы мейоза как на диплоидном уровне.

Мы предложили третий — биохимический, или молекулярный — критерий определения геномной принадлежности растений, а именно, по мономорфным белкам или белковым признакам, свойственным только носителям данного генома или представителям данного вида. Такие белки, или белковые признаки, названы белковыми маркерами генома. Они выявлены для видов и форм большинства культурных растений и их диких сородичей. В основном это серологические маркеры, т. е. белки-антигены с отчетливо выраженной видовой, или геномной, специфичностью. Наиболее эффективными и удобными в методическом отношении для целей идентификации генома как генетической системы видовой категории оказались мономорфные видоспецифичные белки-антигены семян — альбумины и глобулины спиртовой фракции из зерновки злаков, запасные глобулины семян двудольных, а также гистоны.

На многих примерах удалось показать соответствие генома, маркируемого белками, репродуктивным границам вида. Это неслучайно. Белки — главные факторы видовой избирательности и механизмов генетического барьера между видами. Они, как и нуклеиновые кислоты, наделены свойствами «узнавания». Способность к узнаванию белки придают надмолекулярным комплексам и структурам высшего порядка, в образовании которых они участвуют. Это хорошо показано в многочисленных экспериментах по реконструкции гетеромегамерных ферментов, фрагментов мембран, рибосомальных частиц, хромосом и других клеточных структур, с заменами протомер и субъединиц на одноименные структуры белка от организмов, принадлежащих другим видам.

С несовместимостью или слабой совместимостью геномов на молекулярном уровне генетик и селекционер имеет дело при отдаленной гибридизации. Так, низкая комплементарность субъединиц в гибридных молекулах ферментов может быть причиной ослабления и серьезных нарушений в метаболизме и формообразовании у межвидовых и межродовых гибридов. Обилие всевозможных генетических ситуаций, ведущих к разнообразным проявлениям несовместимости в морфогенезе на молекулярном уровне, обнаруживается в селекции тритикале, т. е. в синтезе полигеномного межродового аллополиплоида.

На молекулярном узнавании, комплементации и избирательном взаимодействии белков и нуклеиновых кислот основаны все звенья и механизмы метаболизма и формообразования. Это основной принцип реализации генетической информации в морфогенезе и, безусловно, главный путь обеспечения генетического единства структурных и функциональных элементов организма. Этот принцип действует и на уровне вида как системы, генетическую основу которой составляет геном. При этом белки как первичные продукты экспрессии генома наилучшим образом отражают его видовую специфичность. Сам по себе факт маркирования белками генома как системы видовой категории придает виду большую реальность, объективность и практическую значимость.

Маркирование генома дало возможность уточнить границы ряда принятых ранее ботаниками видов и стимулировать работы на улучшение системы видов. Оно открыло принципиально новые возможности геномного анализа, что позволило выявлять природу и происхождение геномов культурных растений, оценивать степень родства их с дикими сородичами, определять геномный состав аллополиплоидных видов и т. д. (В. Г. Конарев. «Белки растений как генетические маркеры». 1983).

С проблемами генома тесно связана проблема плазмона и плазматипа. Важность ее состоит в том, что, во-первых, плазмон влияет на характер геномных отношений между видами и на интеграцию геномов в полигеноме аллополиплоида; во-вторых, с типом плазмы (плазматипом) могут быть связаны такие биологические свойства растений, как иммунитет и устойчивость к неблагоприятным факторам, поскольку через цитоплазму реализуется генетический потенциал генома в онтогенезе растения. Сейчас перед исследователями стоит проблема идентификации плазмона.

Недавно возникла необходимость критически рассмотреть некоторые взгляды, прямо или косвенно касающиеся перечисленных выше проблем, особенно связанных с вопросами использования молекулярных, в частности белковых, маркеров в генетическом анализе, в данном случае — в сортовой идентификации растений.

В 1986 г. Ф. Дж. Айала в журнале «Общая биология» при сопоставлении маркерных достоинств белков и ДНК предпочтение отдал последней, мотивируя тем, что белки кодируют в геноме высших организмов лишь 5-10 % генов.

Дело в том, что белки кодируют самую существенную часть генов генома — «структурные гены». Остальная часть геномной ДНК, как известно, выполняет регуляторную, стабилизирующую и другие функции вспомогательного или, как говорят, служебного, значения. Некодирующие области генома в функциональном отношении изучены еще недостаточно. Но то, что мы знаем о них, уже свидетельствует об участии их в обеспечении генетической и биологической специфичности организма через биосинтез белков. Другими словами, как ингредиенты генома, представляющего собой генетическую систему видовой категории, некодирующие области, несомненно, в роли регуляторов и кофакторов участвуют в видоспецифическом синтезе белков и формировании соответствующих родовых, видовых, сортовых, биотипных и других белковых признаков.

Кстати, низкий процент в геноме генов, маркируемых белками у высших организмов, есть не что иное как показатель очень высокой сложности структурной и функциональной организации генного, как и всего их генетического аппарата; самый высокий он у простейших, что и позволило именно на них впервые изучить молекулярный механизм работы гена. По последним данным молекулярных биологов, работающих по проблемам генома, белок-кодирующих генов в геноме человека порядка 30–40 тыс. — примерно лишь вдвое меньше их у червей или мух. Но зато они во много раз сложнее, с более альтернативным сплайсингом, генерирующим большее число белковых продуктов. Поэтому полный набор белков (протеоме) у позвоночных намного богаче, чем у беспозвоночных, особенно за счет специфических белковых доменов. Соответственно, оценивать маркерные достоинства белка по проценту маркируемых им локусов в геноме, как это делают некоторые молекулярные биологи, — грубейшая ошибка.

Принципы и методы белковых маркеров уже давно проверены в практике селекции и семеноводства, где они хорошо зарекомендовали себя, и только по незнанию проблемы или по каким-то иным причинам, не связанным с наукой, некоторые генетики-растениеводы, к сожалению, неожиданно и настойчиво вдруг стали выступать против использования их в семеноводстве.

Особенно курьезно выглядят мотивировки этих оппонентов, когда они считают, что белки не маркируют «спящие» гены, поэтому не могут выявлять «скрытую генетическую изменчивость». Как я уже неоднократно писал и говорил, возможность обнаружения у растений скрытой генетической изменчивости — одно из многих достоинств методов белковых маркеров.

Точность и большие возможности этого метода в генетическом анализе и сортовой идентификации растений еще в 70-х годах были высоко оценены зарубежными селекционерами и семеноводами; там и до настоящего времени отдают ему предпочтение. В этом плане наши семеноводы отстают более чем на 20 лет, хотя метод фактически возник и активно разрабатывался в СССР — в ВИРе и в Одесском селекционно-генетическом институте. Лишь недавно (в 2001 г.) во многом благодаря усилиям директора Института общей генетики имени Н. И. Вавилова академика Юрия Петровича Алтухова метод сортовой идентификации по белкам зерна в семеноводстве в России наконец-то принят как арбитражный для пшеницы и ячменя. Стандартные методики электрофореза запасных белков утверждены Госсеминспекцией России для большинства ведущих сельскохозяйственных культур.

Наконец, как уже описано в разделе «В преддверии к молекулярным маркерам», теоретической основой разработки принципов и методов биологического анализа растений путем их молекулярного, в частности белкового, маркирования является одно из кардинальных свойств организма — его биологическая целостность за счет строгой сопряженности в нем генетических, метаболических и морфогенетических процессов и систем. При этом первостепенная роль во всем принадлежит белкам.

Следует отметить, что популярное теперь направление молекулярной биологии — «протеомика» — не что иное, как продолжение работ по белкам, проводившихся в Российской Федерации и в других странах методами электрофореза и гель-хроматографии с начала 60-х годов с добавлением техники масс-спектрометрии для идентификации и секвенирования пептидов.

Изложенное в монографиях, статьях и сказанное выше о свойствах и возможностях методов белковых маркеров можно суммировать следующим образом:

— как продукты генетических систем белки маркируют структурные гены непосредственно, в то же время они маркируют тандемно и функционально связанные с ними гены и генетические системы;

— в силу биологической специфичности белки отражают принадлежность растения виду, роду и т. д. и соответственно являются «филогенетическими маркерами», а в силу функциональной специфичности они могут быть «метаболическими», или «морфогенетическими» маркерами;

— мономорфные и филогенетически древние белки могут быть «маркерами генома»;

— белки дают возможность выявлять (выделять, различать) три основные категории наследственной изменчивости растений: аллельную, генную и геномную;

— в силу зависимости кодирующего гена от «генетической среды» и возможности других сдвигов в генотипе, например при сплайсинге, вторичных (посттрансляционных) модификаций и т. д., белковый маркер несет более богатую генетическую информацию, чем кодирующий его ген;

— в главном потоке генетической информации белок — начало и основа метаболизма и морфогенеза, поэтому он самый надежный критерий в оценке функционального значения его маркирующего гена.

Разумеется, больших преимуществ следует ожидать от сочетания методов белковых маркеров с методами ДНК-маркирования.

Естественно, большую роль в молекулярно-биологическом анализе растений на основе использования белковых маркеров сыграли принципы и методы их электрофоретического разделения. В сочетании с другими методами биохимического и молекулярно-биологического (спектрального, люминесцентного, иммунохимического, цитохимического) анализа они позволили решить ряд важных задач прикладной ботаники, генетики и селекции. Как оказалось, многие из них могут быть успешно решены только с привлечением белковых маркеров. Так, например, только по электрофоретическим спектрам полиморфных белков возможен анализ морфологически однородных популяций. Только белковые маркеры позволяют исключать гетерозиготные растения на первых этапах семеноводства и сохранять характерные для сорта соотношения морфологически неразличимых генотипов в популяциях, что особенно важно при ускоренном способе выращивания элиты для быстрейшего внедрения в производство новых районированных и дефицитных сортов.

Пока только по белковым маркерам возможна прямая оценка семян на гибридность F.^ в семеноводстве гетерозисных гибридов, полностью заменяющая дорогостоящий, трудоемкий и малоэффективный грунт-контроль.

В настоящее время складываются технологии выделения биотипов и сортов самоопыляющихся культур и получения инбредных линий из сортовых популяций перекрестников на основе электрофоретического анализа маркерных белков единичных зерновок с сохранением их жизнеспособности. Как элемент селекционного процесса эта технология должна занять достойное место в ряду современных вспомогательных средств селекции. Ее преимущества, например перед клеточной селекцией или методами дигаплоидов в получении инбредных линий, состоят прежде всего в том, что, во-первых, селекционер здесь работает с нормальными, естественными, стабильными (неповрежденными) генетическими системами, во-вторых, он имеет возможность контролировать селекционный процесс и использовать в селекции весь генофонд сорта, популяции или вида в целом.

Методы белковых маркеров могут быть использованы (и уже используются) в сочетании с любыми методами селекции и на всех этапах селекционного процесса — от изучения исходного материала и поиска источников до сортоиспытания и семеноводства созданных сортов, а именно (В. Г. Конарев и др., 1986):

в изучении исходного материала: филогенетический анализ, идентификация генома, оценка геномного состава полиплоидных видов, идентификация сортов, биотипов и линий, регистрация генетических ресурсов селекции, анализ морфологически однородных естественных и сортовых популяций, создание вспомогательных систем селекции, поиск источников ценных признаков;

в селекции: отбор ценных генотипов по белковому фенотипу (протеотипу), анализ гибридных популяций, контроль за включением желаемых генетических систем (геномов, хромосом и их локусов) в создаваемые сорта, гибриды и аллоплоиды, получение многолинейных сортов-популяций и сортов-синтетиков, подбор родительских форм и видов-посредников при отдаленной гибридизации, контроль полноты насыщающих скрещиваний;

в сортоиспытании: определение происхождения и оригинальности сорта, оценка на генетическую однородность и константность, оценка состава сортовых популяций у перекрестников и биотипного состава сортов-самоопылителей, регистрация и документация районированных сортов в виде «белковых формул»;

в семеноводстве и семенном контроле: проверка типичности при отборе лучших растений в первичном семеноводстве, выяснение природы нетипичных растений для подготовки рекомендаций апробаторам, тест на наличие спонтанного переопыления и механического засорения, контроль за составом популяций при улучшающем семеноводстве перекрестников, маркирование линий в семеноводстве гибридных семян и оценка последних на уровень гибридности; быстрое серологическое или электрофоретическое обнаружение засоренности зерна твердой пшеницы зерном мягкой, различение фатуоидов и овсюга, определение подлинности и чистоты трудноразличимых по морфологическим признакам семян бобовых и крестоцветных;

в клеточной и хромосомной инженерии: маркирование клеточных линий и очагов дифференциации каллуса, хромосомных преобразований и идентификация генетического материала в соматических гибридах;

в генной инженерии: поиск в геноме локусов и генетических систем, кодирующих биологические свойства и хозяйственные признаки растения, оценка генной функции выделенных фрагментов ДНК генома или плазмона.

Методы белковых маркеров органически сливаются с многими методами генетики и селекции и оказывают большое влияние на формирование современной методологии этих наук. Усилия биохимиков, генетиков и растениеводов, работающих в данной области, должны быть направлены прежде всего на реализацию раскрывшихся возможностей белковых маркеров в решении практических задач селекции и семеноводства. В то же время особое внимание должно быть уделено использованию принципов и методов белковых маркеров в разработках таких фундаментальных направлений прикладной ботаники и генетики, как проблемы вида, генома и сохранения генофонда культурных растений и их диких сородичей для селекции. Как уже было показано нами на многих примерах использования белковых маркеров, они позволяют идентифицировать и в удобной для компьютеризации форме регистрировать и документировать как генетические системы — гены, их аллельную структуру, генные комплексы, хромосомы и геномы, так и таксономические и биологические единицы — линии, биотипы, сорта, популяции и виды.

И, наконец, о критериях сортовых различий и значении уровня генетической или биологической специфичности фактора (молекулярнобиологической структуры), используемого в генетическом или филогенетическом анализе. Недавно об этом довольно подробно было изложено на с. 226–230 монографии: «Морфогенез и молекулярно-биологический анализ растений» (2001).

Для выяснения межсортовых и других внутривидовых связей по спектрам полиморфного белка результаты парных сравнений по коэффициенту подобия обычно кластируют, полагая, что выявляемые при этом группировки сортов, биотипов или линий отражают их генеалогию. В действительности же такой анализ дает возможность выявлять прежде всего отношения между генетическими локусами данного белка. Это хорошо показано Кезером (Heinz R. Raser, 1982) на большом числе сортов Vicia faba L. разного происхождения.

Из девяти полиморфных белковых систем (восемь ферментов и «кислые белки» семян) практически каждая дала свою группировку сортов. Это со всей очевидностью показало, что в анализах подобного рода наряду с биологической и генетической необходимо также учитывать функциональную специфичность маркерного белка. В большей мере это должно относиться к ферментам. Есть основания считать, например, что изозимные системы, непосредственно связанные с механизмами адаптации растения к условиям окружающей среды, при кластировании должны дать группировки, отражающие прежде всего экологическое сходство сортов. Среди известных пока полиморфных белковых систем более полно генеалогия сортов и других внутривидовых подразделений в кластерном анализе раскрывается, по-видимому, через запасные белки.

Идеальными для филогенетического анализа путем кластирования электрофореграмм были бы белковые системы, выполняющие в организме общебиологические функции, например гистоны и мембранные белки.

Последнее время кластирование для оценки структуры генетической изменчивости в популяциях, определения генетических отношений между популяциями в пределах вида и построения филогенетических дендрограмм проводится также на основе данных ПДРФ- или ПЦР-анализа. Здесь особенно важно знание функционального значения используемых в анализе областей геномной ДНК — их презентативность в отношении генотипа, если кластируются сорта, или уровень специфичности кодируемых фрагментом генома морфогенетических систем, когда строится дендрограмма родословной видов и родов. Во всех этих случаях более надежных результатов пока следует ожидать опять-таки от молекул белка, у которых морфогенетически, т. е. структурно и функционально, принадлежность сорту, виду или роду выражена значительно отчетливее (методически удобнее для выявления), чем у кодирующих локусов ДНК.

Этим мы завершаем изложение основных наших принципов и подходов в исследованиях ленинградско-петербургского периода и переходим к описанию, как говорят, общетрудовой и организационной деятельности.

Организация исследований в ВИРе

Началу наших работ в ВИРе предшествовали исследования в области биологии нуклеиновых кислот с использованием методов биохимии и цитохимии с применением люминесцентной и электронной микроскопии, разработанных в Уфе. Опыт работы в Оренбурге и Башкирии, несомненно, сказался на стиле организации и выборе научного направления. В первые годы нашу группу мы назвали лабораторией цитобиохимии. Вскоре, в ходе уточнения тематики и конкретизации задач, она стала лабораторией белка и нуклеиновых кислот, а затем — отделом молекулярной биологии, включающим лабораторию иммунохимии с виварием и лабораторию белка и нуклеиновых кислот с группами нуклеиновых кислот, электрофоретического анализа белков, белкового и аминокислотного анализа и электронной микроскопии.

Иммунохимию возглавила И. П. Гаврилюк, группой нуклеиновых кислот стал руководить С. Л. Тютерев, белкового и аминокислотного анализа — З. В. Чмелева.

Среди ранее слушавших мои лекции в Уфе мы подбирали аспирантов, из которых сотрудниками отдела молекулярной биологии ВИР потом стали Н. К. Губарева, В. В. Сидорова, Р. Ф. Махлаева, А. Г. Хакимова и С. К. Григорьева. До этого только что защитившие в Уфе кандидатские диссертации С. Л. Тютерев и И. П. Гаврилюк прибыли в ВИР (по договоренности с Д. Д. Брежневым) почти одновременно со мной. В то же время в новой лаборатории (на третьем этаже «главного лабораторного корпуса» Пушкинских лабораторий) уже работали мои аспиранты — из Молдавии (З. Г. Тома), Якутии (В. Г. Алексеев), Уфы (М. Ф. Милицкая) и др.

Всего для Башкирии подготовлено, не считая оставшихся в ВИРе, более 20 кандидатов наук, из них пятеро стали докторами, профессорами, а один (В. А. Вахитов) — академиком.

В ВИРе мы «оборудовались» довольно быстро. В этом нам помогли наш опыт в таких делах и большое содействие со стороны дирекции, за что очень признателен Дмитрию Даниловичу, несомненно, весьма талантливому хозяйственнику и организатору науки.

Стали получать импортное оборудование, что для ВИР, да и всего ВАСХНИЛ, судя по реакции плановиков и финансистов, было новым делом. Даже был такой случай.

Как-то наш отдел посетили гости от городского руководства — один из секретарей ленинградского Обкома Партии, секретарь пушкинского Райкома КПСС и сопровождающие их. Когда мы, после ознакомления с работой отдела и посещения лабораторий, пили чай в моем кабинете, пушкинский секретарь, делясь впечатлением, произнес: «У Василия Григорьевича все приборы заграничные — аминоанализаторы из Японии, электронный микроскоп из Чехословакии, центрифуги из Венгрии», на что секретарь Обкома, рассматривая снаружи дно сервизной чашечки, возразил: «Да нет, не все. Вот этот прибор изготовлен на фарфоровом заводе Красная Горка».

Начали мы «оснащаться» с февраля — марта 1967 года, к концу лета этого же года исследования в лаборатории цитобиохимии уже шли полным ходом.

Встретившись в ВИРе с необходимостью прямого участия в решении актуальных проблем прикладной ботаники, генетики и селекции и принимая во внимание нашу принципиальную позицию относительно первостепенной значимости белка в морфогенезе, главное внимание на этом новом для нас этапе научной деятельности мы решили уделить белкам, не оставляя в стороне проблемы нуклеиновых кислот. Используя высокую и разностороннюю биологическую специфичность белковых молекул и учитывая их причастность ко всем без исключения жизненным процессам, мы, как уже было показано выше, положили их в основу разработанного нами принципа «белковых генетических маркеров». Этот принцип позволил нам — моим ученикам и сотрудникам — создать серии методов генетического и филогенетического анализа растений.

Первыми объектами исследований стали пшеница, рожь, кукуруза, бобовые и картофель. Соответственно, глубокий и неизменный впоследствии интерес к нашим подходам в анализе генофонда проявили прежде всего коренные «вировцы» — М. М. Якубцинер, В. Ф. Дорофеев, Э. Ф. Мигушова, М. И. Хаджинов, Г. С. Галеев, Н. Р. Иванов, С. М. Букасов, Н. Г. Хорошайлов и многие другие. Они с большим энтузиазмом восприняли эти работы и всячески способствовали нашему вхождению в проблемы мирового генофонда культурных растений и их диких сородичей.

Хорошо восприняли указанное направление также другие известные растениеводы и селекционеры, в их числе члены ВАСХНИЛ. Был такой случай. Как-то после годичного собрания Академии к нам с Дмитрием Даниловичем подходит академик Василий Николаевич Ремесло, берет нас под руки и обращается к нему: «Вы не будете возражать, если сейчас я заберу от Вас Василия Григорьевича и мы поедем с ним в Мироновку. Уж очень хотят встретиться с ним мои сотрудники и поговорить о многих наболевших у них вопросах, особенно о применении методов белковых маркеров в растениеводстве и селекции». Я уже хорошо знал, что Дмитрий Данилович всегда гордился своим Институтом, когда за консультацией или помощью обращались из других институтов, и мы из Москвы сразу же поехали на Украину — в Мироновский селекционный институт. За почти недельное пребывание в нем я читал лекции, проводил беседы в лабораториях и сам познал многие «секреты» этого интереснейшего института.

Членом-корреспондентом ВАСХНИЛ я стал в марте 1975 г. как-то незаметно для себя: 7-го марта 1975 г. вечером позвонил, сообщил об этом и поздравил меня академик Константин Захарович Будин. Академиком ВАСХНИЛ избран 26 сентября 1978 года. Для меня эти выборы оказались сложными. Как потом стало известно, по растениеводству объявили только одно место, и оно было «забронировано» поддержкой ЦК. Об этом узнали несколько старейших и заслуженных академиков, они обратились в Отдел науки с просьбой выделить для В. Г. Конарева дополнительную единицу и обеспечить его поддержкой. Об этом мне сказали только после выборов. Накануне позвонил президент П. П. Лобанов, попросив подготовить краткие (на половину страницы) сведения о себе, через час мне позвонит машинистка. Он сказал, что с этими сведениями пойдет в ЦК, и добавил: «Мы намерены добиться их рекомендации для избрания Вас в академики».

Фактически, все это произошло вскоре после основательного обсуждения направления и итогов работ нашего отдела на расширенном Бюро Президиума ВАСХНИЛ (17.02.1977), а также более ранних участий с докладами в сессиях Академии, например «Проблемы белка в сельском хозяйстве» на тему: «Биохимические и молекулярно-генетические аспекты селекции зерновых на белок» (В. Г. Конарев, 1975. С. 131–140).

Так что выборы в академики, когда я узнал весь их механизм и об участии в них старейших ученых, стали для меня памятными и даже трогательными.

Когда я говорил своим новым коллегам о том, что вернуться в ВИР мне предлагал еще академик И. Г. Эйхфельд в 1945 году, сразу же после демобилизации из армии в связи с окончанием войны, они мне ответили: «Вы, Василий Григорьевич, вернулись в ВИР своевременно; вернись Вы всего на несколько лет раньше — лысенковцы не дали бы Вам работать в таком духе».

Главными задачами лабораторий отдела с момента их организации стали внедрение принципов и методов современной биологии в растениеводство, разработка молекулярно-генетических подходов к изучению мировых ресурсов культурных растений и их сородичей как исходного материала для селекции. С того времени сложились три основных направления:

1) разработка принципов и методов белковых маркеров для геномного и генетического анализа растений на основе биологической специфичности белка;

2) изучение структурной и функциональной организации генома клеточного ядра, связанное с разработкой методов геномного анализа растений;

3) ресурсы растительного белка и проблемы его качества.

В изучении генома использовали разработанные еще в Оренбурге и Уфе, а также новые методы биохимии, цитохимии, иммунохимии, люминесцентной и электронной микроскопии. Исследования проводились совместно с Отделом биохимии и цитохимии БашФАН СССР. Были выяснены главные черты структурной и функциональной организации хромосом и предложена модель, в основе которой — структурные переходы в хроматине — субстанции хромосом. Она открыла нам новые возможности в изучении механизмов генетической регуляции клетки. На этой основе разработаны принципы и методы биохимической и цитохимической (спектральной, микроскопической, люминесцентной) оценки функциональной активности генома по структурному состоянию ДНК и хромосом. Доказана серологическая активность и специфичность гистонов — основных белков и так называемых «кислых белков» хромосом. На этой основе осуществлен геномный анализ естественных и синтетических амфидиплоидов, иммунохимический анализ состава и структурного состояния белков в хромосомах, что позволило приступить к разработке тонких методов генетического и филогенетического анализа растений по белкам клеточного ядра.

В ряду разработок, связанных с геномным анализом растений, как уже отмечалось, стоят исследования молекулярных механизмов преобразования генома в процессах видообразования, эволюции и функционирования.

Молекулярно-биологическому исследованию генома посвящено много исследований. Их результаты неоднократно докладывались на Всесоюзном биохимическом съезде и симпозиумах, организованных академиком Ильей Борисовичем Збарским по проблеме: «Клеточное ядро и его ультраструктуры».

О генетических ресурсах растительного белка и некоторых ложных проблемах

Основное содержание работ в этом направлении — оценка генофонда культурных растений и их сородичей на содержание и качество белка в урожае, природа и генезис клейковинного комплекса хлебных злаков, молекулярногенетические основы формирования хлебопекарных свойств и других показателей качества урожая. Исследования по этим проблемам проведены в сравнительном плане на основе всего таксономического разнообразия культур, что позволило составить представление о биохимической, генетической и морфогенетической сущности сложных и количественных признаков качества и разработать молекулярно-генетические подходы к оценке исходного и селекционного материала на генетическую обеспеченность этих признаков у растений.

Кстати, в связи с проблемой генетической обеспеченности селектируемого признака как-то произошла поучительная история.

В 1964 г. Мертц, Бейтс и Нельсон (E. T. Mertz, L. S. Bates, O. E. Nelson) опубликовали статью, в которой сообщали, что мутантный ген кукурузы О₂ меняет состав белка в эндосперме зерна кукурузы и резко повышает в нем содержание незаменимой аминокислоты — лизина. Последнее особенно привлекло внимание растениеводов. Они восприняли этот мутантный ген как источник лизина и улучшения сбалансированности белка кукурузного зерна по аминокислотному составу. Многие селекционеры, работавшие с кукурузой, «для решения проблемы белка в растениеводстве» перешли на использование мутантов по гену О₂ как к исходному материалу для селекции на высоколизиновый белок. Опаком-2 не менее десяти лет (конец 60-х и 70-е годы прошлого столетия) были переполнены программы многих исследовательских растениеводческих лабораторий и кафедр, тематика диссертаций. И все это — в ущерб развитию таких важнейших проблем, как генетика иммунитета, устойчивость растений к неблагоприятным факторам, да и решению самой задачи по генетической обеспеченности признаков содержания и качества белка в зерне.

О природе белковых признаков, кодируемых у кукурузы мутантным геном О₂, впервые узнал из публикаций Мертца и Нельсона за 1964–1968 годы, затем из личных бесед с авторами в сентябре 1969 года, при встрече с ними во время нашего посещения «кукурузного пояса» США (совместно с профессорами-селекционерами П. Ф. Ключко и П. П. Домашневым с Украины). Как оказалось, в действительности мутантный ген О₂ не является генетическим источником белка в эндосперме, тем более источником лизина; он вызывает почти полную депрессию биосинтеза запасного, преобладающего в эндосперме, белка проламина — зеина. Естественно, за счет потери существенной части «безлизинового» белка процент лизина в оставшемся суммарном белке существенно возрастает.

Это представление о природе мутантного гена я детально изложил в 1970 году, т. е. сразу же по возвращении из США, в журналах: «Сельскохозяйственная биология» (№ 4) и «Вестник сельскохозяйственной науки» (№ 6). Однако лишь немногие из селекционеров, занимавшихся селекцией кукурузы, учли мои разъяснения. А некоторые даже обиделись на меня, считая, что я сбиваю их с правильного пути, и продолжали эти работы до конца 70-х годов, пока сами не убедились в бесплодности ее. Как оказалось, этот «белковый мутант» не только снижает белковистость зерна кукурузы, но понижает также его урожай, затягивает период созревания, резко ослабляет иммунитет растения и нарушает стабильность его генома. Теперь уже все убедились в том, что мутантный ген О₂ не может быть генетическим источником белка, и нет необходимости искать его у сорго или других сородичей кукурузы, к чему было устремились некоторые селекционеры.

Таким образом, некоторые, на первый взгляд привлекательные проблемы иногда могут оказаться ложными.

С некоторых пор настороженность в этом смысле вызывает чрезмерное, на мой взгляд, увлечение трансгенозом. Несомненно, уже имеющийся опыт в получении трансгенных растений принес много интересного и полезного для науки и растениеводческой практики. В то же время теперь уже известно, что внедрение чужеродного гена в геном растения нередко сопровождается рядом нежелательных явлений, в основном как следствие несовместимости в генетических, метаболических или морфогенетических процессах. Иногда причиной нарушения у межвидовых гибридов многих функций, в числе которых нерасхождение хромосом и стерильность потомства, может быть так называемый гибридный дисгенез, вызываемый несовместимостью на уровне мобильных генетических элементов генома (С. Н. Родин, 1989). Это может сопровождаться также усилением процессов транспозиции в геноме и стать причиной генетической изоляции и видообразования (Т. И. Герасимова, 1985). Иногда эти аномалии в геноме и морфогенезе гибридного растения проявляются лишь через поколения, внезапно.

Все это — свидетельство прочности созданной природой защиты генофонда вида от несвойственных ему генов. В этом — главный биологический смысл вида, с которым исследователь, решая проблемы трансгеноза растений, вынужден считаться.

Детально об этом — в главе 8-й монографии «Морфогенез и молекулярнобиологический анализ растений» (2001). В ней показано также, что оценку генофонда на генетическую обеспеченность селектируемых признаков надежно гарантирует селекционный процесс, основанный на использовании принципов и методов молекулярных, особенно белковых, маркеров на всех его этапах.

Методическая работа отдела

Развитию исследований в отделе способствовал общий настрой коллектива, сформировавшего довольно быстро и оказавшего целеустремленным, дружным, с высоким чувством ответственности, доброжелательным к другим лабораториям, что способствовало его стабильности в «стрессовых ситуациях» и широкому комплексированию исследований.

Исследовательские группы имели опытных квалифицированных лаборантов, в числе которых Г. И. Тимофеева, Н. М. Мартыненко, Л. Е. Щипкова, Н. Е. Павлова, А. Е. Малофеева и др. На протяжении многих лет наши рукописи печатала грамотная и аккуратная машинистка Таня — Т. С. Самохина.

Многие наши труды редактировали опытные сотрудники — Валентина Павловна Зорина и Нелли Михайловна Блинова.

Бесперебойную работу нашего оборудования обеспечивали старшие инженеры М. Н. Гайдукова и С. С. Никуленко. Общее руководство хозяйственной и технической частью отдела, в том числе обеспечение реактивами и материалами, было поручено опытному в этих делах старшему лаборанту, весьма авторитетному в коллективе отдела и Пушкинских лабораторий (офицеру запаса) Л. П. Кругляку.

В этих условиях подрастали научные кадры отдела. В ходе исследований они способствовали оснащению и совершенствованию лабораторий. Одной из первых подготовленных сотрудников стала Н. К. Губарева, начавшая работы по геномному составу и сортовой идентификации пшениц. Исследования в этом плане вскоре подхватили А. В. Конарев, Т. И. Пенева и А. Г. Хакимова. Методами электрофореза и иммунохимии по белкам зерна они, под руководством И. П. Гаврилюк, детально изучили природу и происхождение соответственно геномов A, B и D, полиплоидных пшениц, проведя поиск их возможных филогенетических доноров среди видов дикой однозернянки и эгилопсов.

В это время В. В. Сидорова на бобовых и А. А. Ямалеева на злаках доказали антигенную специфичность гистонов и установили возможность геномного анализа растений, в том числе аллополиплоидов, по белкам хроматина — субстанции изолированных хромосом клеточного ядра. В начале 70-х годов С. Т. Сатбалдина провела филогенетический анализ виковых и фасолиевых по белкам-антигенам семян, а С. К. Григорьева — филогенетический анализ секции Tuberosum рода Solanum по белкам-антигенам клубней.

Работы по молекулярной биологии требуют соответствующего оборудования и технического обеспечения высокого класса. Отдел формировался «на пустом месте». Помогли активность, умение, глубокий интерес к науке и большие организаторские способности старших научных сотрудников — И. П. Гаврилюк, С. Л. Тютерева, З. В. Чмелевой, несколько позднее — Н. К. Губаревой, Т. И. Пеневой, В. В. Сидоровой, С. К. Григорьевой, А. В. Конарева, А. Г. Хакимовой, Р. Ф. Махлаевой и др. В сравнительно короткий срок они сумели выделенные нам обычные, типа школьных классов, помещения превратить в лаборатории и создать вполне современную для того времени материально-техническую базу для исследований.

К ранним работам отдела следует отнести оригинальные исследования М. А. Блюденова по структурной и функциональной организации хромосом пшеницы и О. П. Митрофановой по генетическому контролю электрофоретических компонентов проламиновых и непроламиновых белков пшеничного зерна в связи с проблемами маркирования генетических систем этой культуры.

Через стажерство, лаборантскую работу и аспирантуру отдел пополнился сотрудниками, в числе которых Н. В. Кудрякова, возглавившая исследования по изозимным системам, П. П. Стрельченко и Е. И. Гаевская, включившиеся в группу нуклеиновых кислот, А. М. Тарлаковская и Э. Э. Егги по иммунохимии и сортовой идентификации бобовых, И. А. Анисимова — по генетике и филогении белков семян подсолнечника, Д. И. Иванова — по белкам семян риса и др. Вскоре хорошее подкрепление получили «пшеничники» и «овощники» в лице только что окончивших аспирантуру и успешно работающих соответственно Наташи Гайденковой и Светы Примак.

Из публикаций первых лет назову серию статей И. П. Гаврилюк, Н. К. Губаревой и В. Г. Конарева под общим названием: «Белковые маркеры геномов пшениц и их диких сородичей» (Вестник сельскохозяйственной науки. 1970. Вып. 8, 9). Это стало началом публикаций по молекулярно-генетическому анализу культурных растений и их диких сородичей в связи с проблемами происхождения и эволюции при окультуривании. Тогда же впервые был введен термин «белковые маркеры генома». Выявлены варианты генома А — подгеном А^и. от дикой однозернянки Triticum urartu и подгеном A^b. от однозернянки T. boeoticum, которые соответствуют двум направлениям эволюции полиплоидных пшениц — ряду Turgidum с геномом A^u. и ряду Araraticum с геномом А^b. Как оказалось, пшеницы первого ряда, куда входят сорта твердой и мягкой пшениц, геном В получили от Aegilops longissima, второго — от Ae. speltoides; эти подгеномы обозначены соответственно B^l. и B^sp. Источником генома D хлебопекарной пшеницы оказался эгилопс Ae. squarrosa ssp. strangulata (D^str). Результаты этих исследований опубликованы в ряде статей и обзоре «О природе и происхождении геномов пшеницы по данным биохимии и иммунохимии белков зерна» (В. Г. Конарев, И. П. Гаврилюк, Т. И. Пенева, А. В. Конарев, А. Г. Хакимова и Э. Ф. Мигушова. Сельскохозяйственная биология. 1976. № 5). По такому же принципу осуществили геномный анализ других видов, имеющих полигеномную структуру генотипа и образующих аллополиплоидные комплексы с дикими сородичами (овес, рис, пырей, овсяница, другие кормовые злаки, картофель, овощные крестоцветные, подсолнечник и ряд плодовых и ягодных культур). Геномные отношения между видами в пределах рода, трибы и семейства были изучены также практически у всех культур и их сородичей с диплоидным генотипом (ячмень, рожь, кукуруза, бобовые и др.). Такой анализ позволил установить степень родства культурных растений с их дикими сородичами и облегчил поиск источников для селекции.

Электрофоретический анализ полиморфных белков дал возможность раскрыть генетический потенциал видов и популяций, идентифицировать генотипы и регистрировать сорта, биотипы, линии и гибриды в виде белковых формул. В этом направлении особое внимание уделяли изучению генетической организации сортов — биотипному составу сортов-самоопылителей и генетической структуре сортовых популяций перекрестников. На примере мягкой пшеницы отчетливо показано деление сортов на монотипные, представленные одним белковым биотипом (зерна сорта дают один тип спектра маркерного белка), и политипные (два и более типов спектра).

Основными объектами изучения сортовых популяций и перекрестников с самого начала работ были кукуруза, рожь и злаковые травы. Исследования В. В. Сидоровой и сотрудников по кукурузе привели к разработке методов идентификации по зеину сортовых популяций, регистрации инбредных линий, оценке генетической конституции многолинейных гибридов и к определению гибридности семян первого поколения в гетерозисной селекции и семеноводстве гибридной кукурузы.

Т. И. Пенева с сотрудниками на обширном генофонде сортовых популяций ржи и образцах ее диких видов по белковым маркерам зерновки — секалинам — осуществила фундаментальное изучение внутрипопуляционной изменчивости растения в процессах селекции, семеноводства, а также в производственных посевах, установив ряд закономерных связей степени полиморфизма и состава популяций с формированием важных биологических свойств и хозяйственных признаков.

Аналогичные работы проводили также и на других перекрестноопыляющихся растениях.

Геномный анализ по видоспецифичным белкам-антигенам в ряде случаев подкреплялся исследованиями с применением методов молекулярной гибридизации ДНК-ДНК (С. Л. Тютерев, Р. Ф. Махлаева); позднее для этого использовали ПДРФ- и ПЦР-технологии. Для выяснения принципиальных вопросов биосинтеза запасных белков в зерновке злаков, связанных с использованием их в качестве генетических маркеров, поставлены эксперименты по внеклеточному синтезу их на основе информационных РНК, выделенных из зерновки (П. П. Стрельченко, В. А. Шатов). Исследования по кинетике реассоциации денатурированной (диссоциированной) ДНК разных видов и форм пшеницы и ее диких сородичей позволили составить представление о главных путях преобразования (усложнения) генома в эволюции и при окультуривании растений (Е. И. Гаевская, Р. Ф. Махлаева). В связи с различными вопросами морфогенеза растений изучались связи структурных переходов хромосом с функциональными изменениями в геноме, а также изменчивость в ДНК по числу повторов рибосомальных цистронов в ядрышковом организаторе (С. Л. Тютерев, Р. Ф. Махлаева, В. Г. Алексеев, В. А. Вахитов, Ш. Я. Гилязетдинов).

Отдел провел большую работу по оценке генофонда культурных растений и их диких сородичей на содержание и качество белка, о чем свидетельствуют 64 каталога мировой коллекции, охватывающие 26 культур с характеристикой сортов и образцов по белку.

Наряду с массовой оценкой генофонда группа белкового и аминокислотного анализа (руководитель З. В. Чмелева) совместно с группами молекулярно-биологического анализа (И. П. Гаврилюк, Н. К. Губарева, Т. И. Пенева) занималась исследованиями природы и молекулярной организации признаков качества урожая некоторых зерновых, бобовых и масличных культур. При этом особое внимание уделялось клейковинному комплексу и хлебопекарным свойствам муки хлебных злаков. Результаты этих исследований легли в основу модели формирования клейковины при замесе теста и представлений о генетической и морфогенетической сущности сложных признаков качества. Эти представления могут быть перенесены на многие другие сложные хозяйственные признаки и даже биологические свойства.

Согласно этим представлениям, для сложного признака характерны широкие пределы фенотипической изменчивости и сортовая, видовая и т. д. специфичность. Формирование сложного признака в онтогенезе растения в отличие от простого идет под контролем генетических систем всех трех основных уровней — аллельного, генного и геномного. В перспективе — познание уровня мобильных элементов генома как четвертого уровня генетического контроля сложного признака.

Научные зарубежные поездки

В основном они осуществлялись для участия в международных симпозиумах, конференциях и конгрессах, а также для знакомства с лабораториями и работами зарубежных коллег в порядке установления с ними научных связей. Бывали и «полунаучные» (или «полупрогулочные», «гостевые») поездки.

Например, в конце моего «уфимского периода» представители Башкирского госуниверситета — ректор Ш. Х. Чанбарисов, секретарь Партбюро В. Н. Кныш, заведующий кафедрой немецкого языка профессор Г. Н. Классен и я в их числе — нанесли дружественный визит «Университету побратиму» в городе Галле (ГДР). Узнав об этом, Президент биохимического общества Германии профессор Курт Мотес пригласил меня на одно из собраний общества (на котором присутствовал также лауреат Нобелевской премии француз Жак Моно). После приветствия его на собрании биохимиков Курт Мотес представил меня как ученика профессора Николая Николаевича Иванова, широко известного биохимикам тем, что открыл «аспарагиновую функцию» у грибов. Здесь об этом я услышал вторично (впервые узнал в Далеме под Берлином вскоре после войны). С Жаком Моно мне удалось побеседовать уже за банкетным столом. Более обстоятельная беседа о механизмах регуляции биохимических процессов в организме у нас состоялась в Париже в одну из поездок во Францию.

Одна из первых научных командировок за рубеж произошла в 1957 г. в Англию для участия в 9-м Международном конгрессе на тему: «Биология клетки». Туда я был командирован от АН СССР с профессорами М. Н. Мейселем, Б. Л. Астауровым и Студицким. Конгресс проходил в Сент-Эндрьюсе (Шотландия). Здесь я представил основные положения, разработанные нами и вошедшие затем в мою первую монографию «Нуклеиновые кислоты и морфогенез растений» (1959). Здесь же из сообщений докладчиков впервые узнали о способности молекул чужеродной ДНК трансформировать несвойственные данному организму признаки, т. е. о явлении, лежащем, как теперь известно, в основе трансгеноза.

Месячная поездка в США осуществлена в период максимального увлечения нашим растениеводством проблемами возделывания кукурузы. Растениеводы-селекционеры П. Ф. Ключко, П. П. Домашнев и я (как биохимик растений) в августе — сентябре 1969 г. посетили кукурузосеющие штаты для изучения методов селекции этой культуры на высокое содержание и качество белка в зерне. Тогда нам представилась возможность встретиться с ведущими американскими селекционерами и биохимиками и обсудить вопросы, касающиеся основных направлений в селекции на химический состав зерна и перспективы развития биохимической генетики культурных растений.

Особенно продуктивными, как я уже отмечал, были беседы с генетиком Нельсоном (O. E. Nelson) и биохимиком Мертцем (E. T. Mertz), раскрывшим природу мутантного гена кукурузы Опейк-2 (О₂), а также других эндоспермальных белковых мутантов. Была и вторая поездка в США — в Сан-Франциско на чествование профессора Сирса (E. R. Sears), а также хорошо запомнившаяся поездка по Калифорнии с профессорами Вейнсом (J. G. Waines) и Л. Джонсоном (L. Johnson).

В начале 70-х годов я посетил Францию, где познакомился с работами биохимиков Национального института агрономических исследований (INRA) по белкам пшениц. Одним из следствий этой поездки стал первый советско-французский симпозиум на тему «Биохимия и генетика белков пшеницы», состоявшийся в Ленинграде в 1972 году. Второй симпозиум по этой же проблеме проходил в Монпелье в 1974 г. С такой очередностью — в СССР и во Франции и в том же научном направлении — всего проведено шесть двусторонних симпозиумов. Все это нами подробно описано в журнале «Сельскохозяйственная биология» за 1981 г. (№ 4).

В 1974 году я участвовал в Международном 7-м Конгрессе ЭУКАРПИА в Будапеште со вступительной (по приглашению) лекцией на тему: «Физиологические и биохимические аспекты гетерозиса». В воскресный день плавали на восхитительном кораблике по озеру Балатон, обедали в ресторане на одном из его островов, распевали песни. Когда поляки, англичане, французы и другие участники Конгресса запели «Выходила на берег Катюша…», мы, советские, оскандалились: почти никто не знал слов этой песни.

Однажды польский профессор Дж. Кончковский пригласил посетить его лабораторию. После встреч с ним и бесед с сотрудниками меня попросили прочитать лекцию студентам биофака Варшавского университета по актуальным проблемам биохимии и генетики белков растений. После лекции за чаем в кабинете ректора меня спросили, бывал ли я в Польше до этого, на что я ответил: «Был один раз — осенью 1944 года. Километрах в 10–12 севернее Варшавы мы форсировали Вислу. Помню, что это было у селения Чарна-Струга. Сначала мы переправились на какой-то небольшой островок, затем на другой берег реки и погнали противника дальше, на запад». Все присутствовавшие (видимо, члены Ученого совета) тут же решили туда поехать, и вереницей из пяти или шести машин все вместе с ректором направились в это селение. Нам повезло — там мы встретили пожилого мужчину — очевидца тех событий, нашли остатки наших окопов и увидели тот островок на реке, который помог нам ее форсировать.

В конце 70-х и начале 80-х гг. выезжал на симпозиумы по проблемам биохимии и генетики белка в Гатерслебен (ГДР), Прагу (Чехословакия), Свалеф (Швеция) и Киото (Япония).

Публикации, международные связи и участие в симпозиумах

Результаты работ публиковались в разных изданиях страны и за рубежом в статьях, монографиях, сборниках трудов. Всего за три истекших десятилетия сотрудниками отдела опубликовано более 1000 работ, из которых более 40 в зарубежных изданиях. Перечень моих публикаций приведен в брошюре серии «Биобиблиография деятелей науки» (СПб.: ВИР, 2000). В ней показано, что всего с участием автора издано около 550 работ, в числе которых 470 статей, докладов и монографий. Остальные 80 представлены каталогами и методическими указаниями.

Наиболее существенные наши публикации помещены в «Трудах по прикладной ботанике, генетике и селекции» с названиями:

«Белки, нуклеиновые кислоты и проблемы прикладной ботаники, генетики и селекции» // Труды… 1973. Т. 52, вып. 1;

«Белки и нуклеиновые кислоты в геномном и генетическом анализе культурных растений и их диких сородичей»// Труды… 1979. Т. 63, вып. 3;

«Белки в изучении культурных растений и их диких сородичей» // Бюл. ВИР. 1979. Вып. 92;

«Ресурсы растительного белка и проблемы его качества» // Труды… 1981. Т. 70, вып. 2;

«Белковые маркеры в сортовой идентификации и регистрации генетических ресурсов культурных растений» // Труды… 1987. Т. 114;

«Biochemical identification of varieties» // Materials III Intern. Symp. ISTA. L., 1987 (VIR, 1988).

Вместе с сотрудниками я участвовал в симпозиумах и соответствующих публикациях, посвященных важнейшим и фундаментальным проблемам биохимии и молекулярной биологии, в числе которых симпозиумы по клеточному ядру, организованные академиком И. Б. Збарским: «Структура и функции клеточного ядра» (М.: Наука, 1967); «Клеточное ядро и его ультраструктуры» (М.: Наука, 1970; Новосибирск, 1975; Алма-Ата, 1977). Почти на каждом мы выступали с несколькими докладами. Мои сообщения были посвящены структуре и функциональной активности хроматина растений.

Весьма примечательной и, пожалуй, еще более богатой по содержанию и представительной оказалась сессия ВАСХНИЛ, посвященная важнейшим во всех отношениях «Проблемам белка в сельском хозяйстве». Она состоялась в декабре 1973 г. От отдела на ней представили шесть докладов. Мой стал как бы «заглавным» — первым в разделе «Проблемы производства растительного белка» на тему: «Биохимические и молекулярно-генетические аспекты селекции зерновых на белок» (М.: Колос, 1975. С. 131–140).

В книге «Физиология растений в помощь сельскому хозяйству» (М.: Наука, 1974) опубликованы четыре статьи, в числе которых «Молекулярногенетические подходы к анализу исходного материала на комбинационную ценность и прогнозирование гетерозиса» и «Принцип белковых маркеров в генетическом анализе исходного и селекционного материала». Соответственно 5-й раздел, где помещены статьи, назван: «Методы электрофореза и иммунохимии и возможности их применения в селекции растений» (поскольку здесь помещены также статьи И. П. Гаврилюк по иммунохимии гороха и С. К. Григорьевой с академиком С. М. Букасовым по иммунохимии картофеля). В сборнике «Растительные белки и их биосинтез» (Под ред. чл. — кор. АН СССР В. Л. Кретовича. М.: Наука, 1975) первой оказалась моя статья «Проблема пищевой и кормовой ценности растительных белков». Там же были опубликованы еще пять статей наших авторов.

Академики Н. В. Турбин и К. М. Сытник оказали мне большую честь стать соавтором коллективных монографий: «Гетерозис» — часть 3-я: «Молекулярно-биохимические аспекты гетерозиса» (Минск: Наука и техника, 1982) и «Геном растений» — глава 1: «Проблемы генома в биохимической и молекулярной генетике растений» к части 1-й: «Молекулярная структура и эволюция растений» (Киев: Наукова Думка, 1988).

В то же время написаны монографии и методические пособия:

— «Методы биохимии и цитохимии нуклеиновых кислот растений» (В. Г. Конарев, С. Л. Тютерев. Л.: Колос, 1970. 204 с.);

— «Белки пшеницы» (М.: Колос, 1980. 351 с.);

— «Белки растений как генетические маркеры» (М.: Колос, 1983. 320 с.).

Затянулось издание книги «Молекулярно-биологические аспекты прикладной ботаники, генетики и селекции» (Под ред. В. Г. Конарева. Теоретические основы селекции. Т. 1. М.: Колос, 1993. 448 с.). Том издавался 6 лет. Рукопись дважды возвращалась в ВИР без объяснения причин, но, в итоге, книгу издали грамотно, она получила высокую оценку четырех американских ученых-растениеводов, селекционеров и молекулярных биологов, рекомендовавших издать ее в английском варианте на средства американской Ассоциации международного развития и Международного Института генетических ресурсов растений (IPGRI), что ВИРом и выполнено. Книгу издали на английском языке с титульным листом: «Molecular biological aspects of applied botany, genetics and plant breeding». Ed. by V. G. Konarev. (Series «Theoretical basis of breeding». V. 1. St. Petersburg: VIR, 1996. 228 p.). Редактором английского варианта стал Алексей Васильевич Конарев, осуществивший (вместе с ведущими специалистами отдела) его издание в 1996 г.

В дальнейшем все наши книги издавались в ВИРе:

— «Вид как биологическая система в эволюции и селекции»//Биохимические и молекулярно-биологические аспекты. СПб.: РАСХН, ВИР, 1995. 180 с.;

— «Морфогенез и молекулярно-биологический анализ растений». СПб.: РАСХН, ГНЦ РФ ВИР, 1998. 348 с.;

— «Идентификация сортов и регистрация генофонда культурных растений по белкам семян» (колл. авт.). СПб.: РАСХН, ВИР, 2000. 186 с.;

— «Морфогенез и молекулярно-биологический анализ растений» (2-е доп. изд.). СПб.: РАСХН, ГНЦ РФ ВИР, 2001. 417 с.

По проблемам белка в растениеводстве и молекулярно-генетическому анализу растений по белкам зерна в 1970–1980 годах отдел провел шесть двусторонних симпозиумов с ИНРА Франции, два с биохимиками и селекционерами ГДР и один с растениеводами Индии.

В 1980 г. 19-й Конгресс ISTA рекомендовал к использованию в семеноводстве и семенном контроле разработанные при участии отдела методы сортовой идентификации. Биохимической идентификации сортов было посвящено несколько международных симпозиумов, один из которых (третий) поручили организовать ВИРу. Симпозиум состоялся в 1987 г. В нем приняли участие ученые из 23 стран, в том числе из США, Канады, Англии, Франции, Германии, Италии, Австралии, Новой Зеландии (см.: «Biochemical Identification of varieties»// Materials III Intern. Symp. ISTA, USSR, L., 1987).

С начала 1980-х гг. мы участвовали в разработке стандартных арбитражных методов идентификации сортов по белкам семян; по многим культурам они включены в Международные правила семенного контроля. Сотрудник отдела профессор И. П. Гаврилюк — член Сортового комитета ISTA и член редколлегии журнала «Plant Varieties and Seeds».

Результаты регистрации и изучения генофонда публиковались в виде каталогов белковых формул сортов, биотипов и линий (31 выпуск) и каталогов образцов мировой коллекции с характеристикой по содержанию и аминокислотному составу белка в зерне (64 выпуска). Все они предназначались для селекционеров по соответствующим культурам и биохимиков при селекцентрах.

Ряд наших важнейших разработок были подкреплены семью авторскими свидетельствами. Первым стало свидет. № 507271: «Способ сортовой идентификации зерна и муки, например пшеницы» (приоритет 1972) — как бы результат выполнения наказа моих учителей — Н. И. Вавилова и Н. Н. Иванова: «…найти по белкам тонкие различия между сортами и установить, чем отличаются белки зерна мягкой (хлебопекарной) пшеницы от белков твердой (макаронной)». Сущность метода состоит в получении электрофореграммы глиадина, составлении его «белковой формулы» и определении сортовой принадлежности испытуемого образца по заранее созданному каталогу сортовых формул.

Одно из свидетельств (№ 487627, приоритет 1973) определяет поврежденность зерна и муки пшеницы сосущими вредителями и вид вредителя: при приеме зерна предложенным методом можно установить, было ли оно повреждено вредной черепашкой (за что снижается закупочная цена до 40–50 %) или другими клопами — ягодной, травяной (или остроплечей) черепашками, которые не вызывают снижения хлебопекарных свойств муки. Анализ осуществляют серологически, по белкам слюны вредителя, он дает возможность установить ареал того или иного вредителя. Соавторами выступили ведущие специалисты Института защиты растений профессора И. Д. Шапиро, Н. А. Вилкова и др.

Другие авторские свидетельства посвящены генетическому контролю в селекции методами белковых маркеров.

Подготовка специалистов по биохимии и молекулярной биологии

Я всегда уделял большое внимание подготовке научных кадров. За годы работы в ВИРе сотрудниками отдела подготовлено 56 кандидатов биологических наук; более десяти из них стали докторами и руководителями лабораторий. При этом акцент сделали на подготовке специалистов по применению методов белковых маркеров в различных сферах растениеводства — в селекции, сортоиспытании, семеноводстве и семенном контроле. Для этого отдел кроме аспирантуры использовал прикомандирование, длительные стажировки научных работников практически из всех бывших союзных республик и многих автономных областей. Через стажерство в общей сложности подготовлено более 200 специалистов из СССР и других стран, включая Польшу, Германию, Великобританию и др.

Внедрение методологии молекулярной биологии в растениеводство осуществляли также путем регулярного (иногда ежегодного) проведения методических семинаров по разным вопросам сортовой идентификации, иммунохимического анализа, сортоиспытания, семенного контроля и т. д. Эффективности этих семинаров способствовали периодически издаваемые отделом методические разработки, из которых особой популярностью пользовались «Методические указания по иммунохимическому и электрофоретическому исследованию растительных белков» (Л.: ВИР, 1973) и «Определение подлинности и сортовой чистоты семян пшеницы по электрофоретическому спектру глиадина» (Л.: ВИР, 1975), подготовленные при активном участии И. П. Гаврилюк и Н. К. Губаревой.

Совместно с Государственной комиссией по сортоиспытанию сельскохозяйственных культур при Госагропроме СССР составлены «Рекомендации по использованию белковых маркеров в сортоиспытании, семеноводстве и семенном контроле» (М.; Л., 1989). Совместно с Санкт-Петербургским Государственным аграрным университетом изданы методические рекомендации «Применение электрофореза белков в первичном семеноводстве зерновых культур» (СПб.: ВИР, 1993).

В числе методических указаний, посвященных методам молекулярнобиологического анализа растений, оригинальным для растениеводства являлось издание: «Иммунохимическое исследование белков семян» (Э. Э. Егги, И. П. Гаврилюк. ВИР, 1987).

Приложенный к обзору перечень каталогов и методических указаний показывает, что исследования отдела и разработки по сортовой идентификации и регистрации генофонда охватывают почти все важнейшие культуры России (в этот перечень вошло не все).

Большую роль в координации исследований и внедрении принципов молекулярно-биологического анализа в растениеводство страны сыграли проведенные ВИРом два «Всесоюзных совещания по белковым маркерам и их использованию в решении проблем прикладной ботаники, генетики и селекции» (1978 и 1983 гг.) с участием около 200 биохимиков, генетиков, ботаников и селекционеров от 55 научных учреждений страны (селекцентры, НИИСХ, НИИЗ, лаборатории и кафедры вузов и АН СССР). Эти совещания памятны мне не только как «успешные научно-методические мероприятия», но и как приятные встречи с коллегами учеными, друзьями, с многими из которых меня и сотрудников отдела связывали давние дружеские отношения. Заканчивались обычно такие семинары дружеским ужином. Два раза такие «банкеты» устраивались в Пушкине в Екатерининском дворце (в крыле дворца, противоположном от Лицея). Представлены были все основные регионы бывшего СССР, включая Сибирь, Республики Прибалтики, Закавказья, Средней Азии и др.

Оценка наших работ зарубежными учеными

Проблемы маркирования белками генетических систем растений для решения актуальных проблем прикладной ботаники, генетики и селекции вызвали большой интерес у зарубежных исследователей. Особенно ярко это проявилось во время 12-го Международного ботанического конгресса (Л., 1975). После наших докладов и публикаций по иммунохимии и электрофорезу белков как генетических маркеров в генетическом и филогенетическом анализе растений известный шведский генетик-тритиколог Дж. Мак Кей сообщил, что он уже внес изменения в свою схему эволюции пшениц в соответствии с результатами, полученными в вировской лаборатории.

Большой интерес эти доклады вызвали на секции Конгресса «Серологические методы в систематике». Участники секции попросили продолжить дискуссии в нашем отделе (г. Пушкин). В опубликованном в США отчете руководителя этой секции профессора Рутгерского университета Д. Е. Файбразеса говорится: «Доклады ясно показали, что иммунохимические исследования растений внесли большой вклад в систематику… Серологическая техника применена в исследованиях таксонов разного ранга от рас до семейств. Многократно подтверждена ценность сочетания дискового электрофореза и иммунохимии. Доктор В. Г. Конарев предоставил мне и коллегам возможность познакомиться с исследованиями растительных белков, проводимыми в Пушкинских лабораториях Всесоюзного института растениеводства имени Н. И. Вавилова, расположенных примерно в 50 км от Ленинграда. В этом институте я изучил серологические исследования, проведенные с антигенами, экстрагированными из семян бобовых. На основе использования электрофореза, изоэлектрофокусирования и иммунохимии они показали специфичность и полиморфизм отдельных групп белков. Я также ознакомился с результатами исследований, проведенных с 1969 по 1975 годы с использованием тех же методов при изучении геномов пшеницы».

Крупнейший специалист по систематике картофеля доктор К. Очоа (Перу) пишет: «Мой визит в лабораторию белка и нуклеиновых кислот был одним из самых интересных и плодотворных, которые я когда-либо делал. Химические исследования и методы в ближайшем будущем станут одним из самых совершенных для решения вопросов таксономии культурных растений».

После выступления с «приглашенной» вступительной лекцией на Международном конгрессе в Будапеште по биохимии гетерозиса (1974) президент Европейской ассоциации по селекции растений А. Яноши писал: «Дорогой профессор Конарев, от себя лично и от имени Организационного Комитета VII Конгресса ЭУКАРПИА я хотел бы выразить Вам большую благодарность за вступительную лекцию, которую Вы прочли. Ваша чрезвычайно интересная и высококвалифицированная лекция произвела большое впечатление на ученых и имела большой успех на этом заседании». Отношу эту похвалу на счет развиваемой нами идеи использования принципов молекулярных маркеров в оценке гибридности семян и гетерозисного состояния растений.

А несколько позднее, после посещения отдела, профессор Д. Казарда, руководитель исследований по пищевым белкам (США, 1977), писал: «…Ваши исследования по происхождению геномов крайне интересны. Мы провели некоторые подобные исследования в нашей лаборатории, но сделали не так много».

В 1977 г. я участвовал в Симпозиуме по белкам семян растений в Гатерслебене. Пригласил меня профессор К. Мюнтц — директор Центрального Института генетики и исследования культурных растений ГДР, который предложил мне выступить с лекцией «Генетическая вариабельность запасных белков».

Здесь произошел памятный для меня эпизод. Лекции шли на английском языке. На второй или третий день симпозиума после первых моих приветственных слов в зале послышался смешок. Доклад прослушали с большим вниманием. Обеспокоенный смешком, во время первого перерыва на «кофе» я спросил своих соседей за столом: «Чем он был вызван? Моей ошибкой в английском произношении?» — «Ничего подобного», — ответили они. — «Все было хорошо. Мы только что слышали анекдот о сотворении мира. Когда Бог что-либо создавал, дьявол творил ему противное. Когда он создал ученого, дьявол ему (ученому) — «коллегу». Смех и оживление вызвало Ваше приветствие «дорогих коллег». Затем мои соседи по столу снова поблагодарили за интересную лекцию и тем меня успокоили. Потом я невольно подумал: «А у меня есть «коллеги»? Пожалуй, один есть., а, возможно, два?». Но настоящих коллег и друзей у меня так много, что они плотно затеняют тех.

Как-то посетил наш отдел Дж. Кристал — Президент сельскохозяйственного банка штата Айова, коммерсант (США, 1983). Он написал: «Дорогой профессор Конарев, вернувшись в Айову, я вспоминаю свой визит в Вашу лабораторию. Даже не будучи специалистом, я нахожу Ваши работы превосходными. Они являются основой для более быстрого продвижения вперед в селекции растений. Вас можно поздравить — как Вас, так и Ваших коллег. Ваш талант не требует лучших пожеланий, но пытаюсь подчеркнуть это». Этот визит Дж. Кристала для меня был интересен тем, что, будучи на приеме у старшего сына знаменитого Гарста в «кукурузном» штате Айова в 1969 г., я уже встречался с ним, о чем он мне напомнил. К тому же, как он сказал тогда, завтра его с утра принимает глава нашего государства Ю. В.

Андропов. Надо ли говорить, что беседа у нас проходила очень интересно. Кстати, этот прием у Гарста его сыновья приурочили к дню проведения ими крупного съезда фермеров. Мы (с профессорами П. П. Домашневым и П. Ф. Ключко) имели возможность наблюдать, как на автомобилях и даже в личных самолетах семьями прибывали фермеры. Сначала на машинах объехали все обширные кукурузные поля главного фермера (Гарст был болен и находился в больнице) с остановками для бесед, затем состоялось собрание. Обсуждали назревшие проблемы возделывания кукурузы. Активно участвовали все — даже дети. Особую активность проявил один мальчик лет 10–12. Он детально описал поля своей усадьбы, указав на наличие болотистых и лесных участков, и просил председательствовавшего (старшего сына Гарста) сказать, как бы он, имея такие земли, использовал их наиболее выгодно.

Что и говорить — для нас эта поездка оказалась интересной и познавательной.

Высокую оценку как приоритетным широко известный американский биохимик и генетик-тритиколог профессор Ленард Джонсон (1975) дал работам А. В. Конарева, И. П. Гаврилюк и Э. Ф. Мигушовой (1974) о природе и происхождении первого генома (А) полиплоидных пшениц. Во время 12-го Международного ботанического конгресса Л. Джонсон посетил наш отдел, а в 1977 г. я был приглашен с докладом в Сан-Франциско (США, Калифорния) на чествование профессора Е. Сирса, где имел возможность встретиться с хорошо знакомыми мне профессорами Д. Казардой, Дж. Вейнсом, а также Л. Джонсоном. После Съезда на машине профессора Вейнса мы отправились в Риверсайд, где живут и работают Дж. Вейнс и Л. Джонсон. Ехали весь день — от севера до юга Калифорнии. Это оказалась очень интересная поездка, сопровождавшаяся рассказами. Особенно интересной потом стала поездка из Риверсайда в «Пальмовый каньон» (на границе с Мексикой) и в резервацию индейцев. Перед этим профессор Л. Джонсон спросил: «Куда поедем — в Голливуд, он неподалеку, или в резервацию?» На что я ответил: «Конечно, к индейцам!» — это была мечта моего детства. И я не ошибся. Теперь вечно благодарен своим коллегам.

О научном и практическом значении поднятой проблемы (по оценкам Президиума ВАСХНИЛ, ссылкам в учебных пособиях, освещении в популярной литературе и др. изд.)

Правительство всячески поддерживало перспективные направления в науке, но и строго спрашивало. В 70-х годах одной из приоритетных проблем была молекулярная биология. Мы оказались в стремнине этого потока и в 1976 г. стали предметом тщательной проверки высококвалифицированной комиссией ученых от разных институтов Академии. Расширенное Бюро ВАСХНИЛ с привлечением крупных ученых — селекционеров, семеноведов, генетиков, биохимиков и молекулярных биологов под председательством академика Анатолия Васильевича Пухальского, весьма опытного организатора науки, — дало научному направлению отдела высокую оценку, одобрило его деятельность по внедрению методов белковых маркеров в селекцию, сортоиспытание, семеноводство и семенной контроль и приняло ряд решений, обеспечивших дальнейшее развитие отдела.

Комплекс разработанных отделом молекулярной биологии ВИР методов — геномного анализа в аллополиплоидной и интрогрессивной селекции, сортовой идентификации и регистрации генофонда сельскохозяйственных растений по белковым маркерам — позднее одобрил Научно-технический совет Госагропрома СССР и рекомендовал для использования в селекции, сортоиспытании, семеноводстве и семенном контроле на заседании Совета 11 ноября 1988 года.

Некоторые разработки молекулярно-биологических аспектов морфогенеза растений вошли в учебники и учебные пособия по биохимии и физиологии растений для биологических факультетов государственных университетов и педагогических институтов. Например:

— П. А. Генкель. «Физиология растений с основами микробиологии». М.: Госучпедгиз, 1962. С. 73, 414, 415;

— Б. А. Рубин. «Курс физиологии растений». М.: Высшая школа, 1963. С. 466, 474, 475, 500, 501;

— Ю. Б. Филиппович. «Основы биохимии». М.: Высшая школа, 1969. Изд.

1-е; 1985. Изд. 2-е. Во вводной части учебника отмечено следующее: «Новый центр работ по биохимии нуклеиновых кислот растений сложился сначала в отделе биохимии и цитохимии Башкирского филиала АН СССР, а затем в одноименном отделе ВИР имени Н. И. Вавилова, где под руководством академика В. Г. Конарева проводят работы по изучению строения и функций хроматина ядра, структурного состояния ДНК, видовой специфичности белков и др.». Подчеркнуто, что «идеи о стабильном и лабильном состоянии ДНК и РНК хроматина и многоступенчатой спирализации составляющих его элементов, выдвигаемые здесь, заслуживают большого внимания».

Как уже отмечалось, книга «Цитохимия и гистохимия растений» (М.: Высшая школа, 1966) рекомендована Министерством высшего и среднего специального образования СССР в качестве учебного пособия.

О значении наших работ для растениеводства и селекции писали в популярных изданиях и газетных статьях. В частности, в книге М. Е. Ивина «От Невы до Кушки» (1985) приведен рассказ о теперь уже давно забытом курьезном событии.

Как-то в газете появилось сообщение, что опытник-пенсионер, живущий в Узбекистане, вывел новый сорт пшеницы с урожайностью 200 центнеров с гектара. Разразился легкий скандальчик — вот, мол, человек без образования сумел, что называется, нос утереть всей науке. Ну что же, надо разбираться. В ВИР пришла посылочка с семенами. И без труда в Пушкинских лабораториях (в отделе молекулярной биологии) установили, что пенсионер из Узбекистана выслал два известнейших сорта: Мироновскую 808 и Саратовку. А громадный урожай на крохотном приусадебном участке, при хорошей агротехнике и неограниченных дозах удобрения, эти пшеницы, конечно, дать могут.

Не могу не отметить, что в те годы (50-80-е) в изданиях по биохимии и физиологии растений на наши работы часто ссылались; иногда приводили по нескольку ссылок. Например, в книге П. А. Генкеля и Е. З. Окниной «Состояние покоя и морозоустойчивость плодовых растений» (М.: Наука, 1964) я насчитал 8 ссылок, в числе которых монография: «Нуклеиновые кислоты и морфогенез растений» (1959). Это всегда радовало и укрепляло во мне убеждение в полезности нашей деятельности.

В то время часто цитировали опубликованную в журнале «Биохимия» (1954) мою статью «Влияние яровизации на поведение нуклеопротеидов и нуклеиновых кислот в зародышах злаков». К ней особый интерес проявлял академик Н. М. Сисакян, издавший тогда книгу «Биохимия обмена веществ» (1954). Как-то от Института биохимии имени А. Н. Баха мы с ним пешком прошлись до Президиума АН СССР, обсуждая научные аспекты природы яровизации и работы Т. Д. Лысенко, поскольку он, как известно, впервые уделил этому давно открытому Гасснером явлению особое внимание. Меня «яровизация», естественно, интересовала как один из аспектов морфогенеза растений. Мы договорились с Норайром Мартиросовичем об углубленном изучении этого интересного морфогенетического явления, однако по ряду причин осуществить это нам не удалось, а в 1966 году его не стало.

В брошюре из серии «Биобиблиография деятелей науки» обо мне на с. 7 сообщается: «О научной школе пишут его ученики: доцент Оренбургского госпединститута Н. В. Слепченко, профессора БашГУ Р. И. Ибрагимов и Р. Р. Ахметов и академик УНЦ РАН В. А. Вахитов». Я бы еще добавил: «После моей защиты докторской диссертации в 1954 г. в газете «Оренбургская правда» по этому поводу появилась статья декана биофака педвуза доцента А. А. Вдовина, названная «Академик из Голубовки». Это меня еще больше утвердило в том, что я — «Конарев-Голубовский». Когда-то, будучи на охоте в Голубовских лесах, я показал ему мое родное село, и он запомнил это.

Вернемся к повествованию.

Как уже было сказано, через аспирантуру, стажерство, методические семинары и путем прямой помощи реактивами и оборудованием отдел подготовил большое число специалистов и лабораторий, в том числе для сети Государственной семенной инспекции, создав условия, необходимые для включения методов белковых маркеров в технологии селекции, семеноводства и семенного контроля практически во всех регионах страны.

К сожалению, с распадом СССР разрушились государственные системы семеноводства и семенного контроля, утрачены научные связи с многими бывшими республиками (теперь странами СНГ), а ведь в каждой из них — наши ученики и коллеги. Для нас ослабление государственных систем сортоиспытания, семеноводства и семенного контроля особенно чувствительно, поскольку мы вложили большой труд — готовили научные кадры для них, способствовали развитию их методологии в этих направлениях и были органически связаны с ними.

О Пушкинских лабораториях ВИР

Последние 35 лет моей научной деятельности в ВИРе связаны с Пушкинскими лабораториями. В их составе и организовали отдел молекулярной биологии. В изучении растительных ресурсов на базе мировой коллекции культурных растений и их диких сородичей Пушкинские лаборатории сыграли выдающуюся роль. В 2002 году этому крупнейшему филиалу ВИР исполнилось 80 лет. Кратко напомним хронику событий.

Предшественником Пушкинских лабораторий была созданная Н. И. Вавиловым в Детском Селе Центральная опытная станция прикладной ботаники и селекции. 20 мая 1922 г. она получила землю и строения. В 1923 году станцию переименовывают в Центральную генетическую и селекционную, начинаются работы по селекции, прикладной физиологии, иммунитету. В 1924 г. создают мукомольно-хлебопекарную лабораторию во главе с К. М. Чинго-Чингасом и лабораторию физиологии растений, которую возглавляли Н. А. Максимов, затем И. И. Туманов и В. И. Разумов; складываются совершенно новые направления в физиологии, тесно связанные с вопросами сельского хозяйства: решаются проблемы засухоустойчивости, зимостойкости и индивидуального развития растений. В 1924 г. Станция, уже как отдел генетики и селекции, входит в состав созданного тогда Всесоюзного Института прикладной ботаники и новых культур. С 1925 г. в отделе под руководством Н. И. Вавилова работает Г. Д. Карпеченко, получивший впоследствии всемирную известность за исследования по отдаленной гибридизации и аллополиплоидии. В 1926 г. организуется льнотехническая лаборатория, в 1927 г. начинаются знаменитые работы Г. А. Левитского по морфологии хромосом. В 1927–1931 гг. оборудуются вегетационные домики для изучения фотопериодизма и большая холодильная установка для фундаментальных работ по физиологии. В эти и последующие годы осуществлялись работы по анатомии и цитологии, кариосистематике и кариологическому анализу растений, а также исследования Е. Н Синской по экологии и популяциям; в отделе агрометеорологии Г. Т. Селяниновым была создана система классификации климатов мира применительно к запросам растениеводства, составлена агроклиматическая карта СССР, сыгравшая большую роль в рациональном размещении культур на территории нашего государства.

Пушкинскими лаборатории стали именовать с 1939 года. Их деятельность прервалась войной в 1941 году. После военной разрухи лаборатории восстанавливались довольно быстро, особенно в 60-е и 70-е годы, когда ВИР возглавил академик ВАСХНИЛ Д. Д. Брежнев. Он возродил вавиловское направление их работ и стал инициатором создания новых, современных лабораторий. Усилились генетика, физиология устойчивости и иммунитет, организованы лаборатории фотосинтеза, мутагенеза и полиплоидии, молекулярной биологии, построена политермостатная теплица, создан отдел автоматики и электроники.

Современное состояние отдела

Отделу молекулярной биологии в феврале 1997 года исполнилось 30 лет, после чего он вошел в состав вновь образованного отдела биохимии и молекулярной биологии. Теперь сохранение и дальнейшее развитие нашего научного направления входит в круг задач коллектива под руководством профессора А. В. Конарева. Резкое снижение финансирования науки и ухудшение общей экономической ситуации в стране в последнем десятилетии двадцатого века значительно ослабили Институт, что привело к потере кадров и даже закрытию ряда очень нужных лабораторий.

В 90-х годах печальным во всех отношениях стало положение вировской типографии — гордости Николая Ивановича, всегда желанной и необходимой сотрудникам института, издававшим здесь свои известные всему миру знаменитые «Труды».

Отделу биохимии и молекулярной биологии удалось в какой-то мере сохранить научный коллектив и обновить оборудование, сохранить (и даже развить) соответствующий уровень экспериментальных работ и в значительной мере продвинуть внедрение в растениеводство страны (в семеноводство и семенной контроль) разработанные и усовершенствованные отделом методы сортовой идентификации. Хотелось бы также выразить похвалу тем сотрудникам отдела, кто сумел в это тяжелое для науки время провести (в ряде случаев нашими же методами) ряд фундаментальных исследований в плане наших работ в других странах. Короче говоря, несмотря ни на что, работа продолжается — защищают дипломы аспиранты, издают сборники, выходят статьи в ведущих журналах, сотрудники и аспиранты выступают с докладами на отечественных и международных совещаниях, участвуют в международных научных проектах.

Автор был в числе блокадников Ленинграда, спасавших мировую коллекцию в годы Великой Отечественной войны. Сейчас войны нет, но угроза ВИРу и его генофонду не меньшая..

Когда-то Всесоюзный Институт растениеводства сыграл роль основателя Всесоюзной академии сельскохозяйственных наук имени В. И. Ленина, был ее флагманом. Хотелось бы, чтобы теперь он выполнил роль стабилизатора нашей Российской сельскохозяйственной академии в это трудное и ненадежное для науки время!

Наша задача — в научных трудах, методических описаниях и молекулярно-биологических документациях генофонда культурных растений сохранить достигнутое в надежде на преемственность в нормализованном будущем.