ПРИЛОЖЕНИЯ
1. Выступление директора Института биологии Башкирского филиала АН СССР профессора В. Г. Конарева на 1-м Съезде специалистов сельского хозяйства Башкирской АССР (05.02.1958)
В предложенной Съезду системе агротехнических, зоотехнических и организационных мероприятий отражен новый этап в развитии сельского хозяйства в республике. Этот этап должен ознаменоваться резким увеличением производства сельскохозяйственной продукции. Конечно, от системы мероприятий, изложенной в данной книге, до претворения их в жизнь — дистанция немалого масштаба. Много труда вложено передовиками и специалистами сельского хозяйства, учеными республики в создание этой системы, но, разумеется, еще большего напряжения сил, а главное, организованности и инициативы работников сельского хозяйства потребуется для претворения их в жизнь.
В системе мероприятий по возможности отражено все, накопленное опытом ведения хозяйства и достигнутое наукой. По сути дела — это система внедрения научных достижений в практику сельского хозяйства. Здесь особенно велика ответственность ученых. Пожалуй, не ошибусь, если скажу, что на Съезде наша сельскохозяйственная наука и ученые республики держат серьезный экзамен перед практикой. Есть основания думать, что экзамен будет выдержан. Этим, естественно, работа ученых не закончится.
Принятие мероприятий и внедрение их в производство будет лишь началом осуществления большой программы увеличения производства сельскохозяйственных продуктов. Для обеспечения поступательного и успешного развития сельскохозяйственного производства в республике необходимо дальнейшее развитие науки, научных исследований в области животноводства, растениеводства, экономики и т. д. В настоящее время республика располагает значительными силами, способными решать крупные вопросы науки и практики сельского хозяйства. Однако эти силы еще далеко не в должной мере собраны и направлены на целеустремленное решение актуальных для сельского хозяйства республики проблем. То есть, как мы говорим, у нас еще нет координации в наших научных исследованиях. Наши научные учреждения — Башкирский научно-исследовательский институт сельского хозяйства, Сельскохозяйственный институт, биологические кафедры Университета, Отдел экономических исследований филиала АН СССР, Институт биологии Башкирского ФАН СССР — разобщены, и силы их в какой-то мере распылены. Назрела необходимость покончить с этим явлением. Желательно, чтобы в этом деле приняли непосредственное участие руководящие органы республики, прежде всего Министерство сельского хозяйства в лице его Отдела науки. Хотя совершенно очевидно, что ведущую роль должны сыграть руководители научных учреждений — отделов, кафедр, секторов и лабораторий. Для этого отдельным товарищам придется преодолеть нежелание научного содружества из-за боязни потерять самостоятельность, приоритет и т. д. Что касается Института биологии филиала Академии, то он постоянно стремится к установлению научного сотрудничества с другими учреждениями республики. В этом направлении у нас уже имеется и некоторый опыт и успех. В частности, мы координируем исследования по ряду вопросов с Институтом сельского хозяйства, с Лесной опытной станцией, Управлением лесного хозяйства, Управлением землеустройства, рядом кафедр Башсельхозинститута и т. д.
В связи с этим хотел бы кратко остановиться на вопросе о том, чем занимается Институт биологии и как он содействует и будет содействовать развитию сельского хозяйства Башкирии.
В настоящее время Институт проводит исследования по двум основным направлениям.
1-е — изучение природных, почвенных и растительных ресурсов в целях разработки методов их рационального освоения. В этом направлении в центре внимания сейчас находится углубленное исследование природы и основных свойств серых лесных почв. Работа завершится составлением агропроизводственной характеристики этих почв и рекомендацией по рациональному их использованию. Будет составлена карта распространения микроэлементов в почвах республики. Почвоведы окажут практическую и методическую помощь в составлении почвенных картограмм для колхозов, что совершенно необходимо сегодня, поскольку речь идет о коренном улучшении культуры земледелия.
2-е — изучение биологии, физиологии и биохимии процессов формирования урожая полевых культур и плодово-ягодных растений в республике в целях разработки эффективных приемов и методов повышения их продуктивности. В настоящее время это, пожалуй, главное направление в работе Института, на котором сосредоточены главные силы. Основными объектами изучения являются хлебные злаки, кукуруза и плодово-ягодные растения. Результаты истекших двух-трех лет работы в этом направлении Институтом обобщены в Трудах «Биология и вопросы культуры озимой пшеницы в Башкирии» и «Вопросы биологии, физиологии и биохимии кукурузы». Эти Труды издаются в текущем 1958 году.
Практическими результатами этих исследований являются разработка В. К. Гирфановым нового комплекса агротехники озимой пшеницы, получение новой перспективной формы озимой пшеницы Переделка, которая сейчас проходит испытание. Профессор Л. И. Сергеев и старший научный сотрудник Е. В. Кучеров в итоге изучения биологии и физиологии 170 сортов и гибридов кукурузы выявили ряд перспективных для республики форм, которые будут рекомендованы для введения в культуру. Предложен способ подготовки к посеву незрелых семян высокоурожайных, но позднеспелых сортов кукурузы, выявлены оптимальные сроки сева этой культуры.
Особое внимание уделено изучению формирования урожая различных сортов кукурузы. В результате установлена этапность в накоплении и распределении по органам питательных веществ. Установлены три основных этапа: от всходов до появления 7-8-го листа, от фазы 7–8 листьев до цветения початка и с момента плодоношения до конца вегетации. Оценка сортов по характеру прохождения растениями этих этапов дает возможность судить об их продуктивности и о путях рационального использования различных сортов и гибридов кукурузы в северных районах ее возделывания. В частности, на основании этих данных мы рекомендуем для выращивания на силос позднеспелые сорта типа Стерлинг и Одесская 10, в стеблях которых к концу вегетации (к фазе молочной спелости) в условиях Башкирии идет интенсивное накопление питательных веществ, главным образом за счет углеводов. Только растворимых сахаров в стебле Стерлинг, по нашим данным, к моменту уборки накапливается до 20 % к массе сухого вещества. Происходит это вследствие прекращения оттока питательных веществ из стебля в початки у позднеспелых сортов под влиянием пониженных температур, которые имеют место у нас к концу августа — началу сентября. У раннеспелых и среднеспелых сортов стебель начиная с фазы цветения початка теряет сахара и постепенно утрачивает питательные достоинства. Питательные вещества у этих сортов сосредотачиваются в початках — главным образом в зерне.
В связи с изучением этапов накопления питательных веществ выявилось одно очень важное обстоятельство. У всех сортов кукурузы первый этап длится около месяца и приходится по времени на июнь (при посеве в середине мая). За это время ее растения накапливают всего лишь 5 % сухого вещества от всего количества его в урожае. Это характерная биологическая особенность кукурузы, с которой надо считаться. В данный период она, можно сказать, совершенно беспомощна против сорняков и требует тщательного ухода.
Наряду с исследованием процессов формирования урожая Институт изучает зимостойкость, морозоустойчивость и засухоустойчивость сельскохозяйственных культур. Все перечисленные исследования Институт проводит на основе углубленного изучения обмена веществ. При этом особое внимание уделяют процессам образования и превращения у растений нуклеиновых кислот, которые наряду с белками и вместе с ними играют первостепенную роль в жизни растения. Они имеют прямое отношение и к продуктивности растения. Полученные в этом направлении данные еще не так велики, но уже открывают новые пути подхода к познанию процессов роста, развития и формирования урожая и новые возможности в разработке эффективных приемов повышения продуктивности культурных растений.
Нуклеиновые кислоты для Института биологии не отвлеченный предмет, как думают некоторые. Изучение нуклеинового обмена представляет очень важный путь к созданию научной теоретической основы, на базе которой мы решаем практические вопросы повышения продуктивности растений и устойчивости их к неблагоприятным факторам окружающей среды. Это то, что дает нам научный задел, так сказать, заготовку на ряд лет вперед. Это то, чем, собственно, Институт биологии как академическое учреждение и должен отличаться от отраслевого или зонального института, в задачу которого входит решение научно-производственных вопросов и внедрение научных достижений в практику, в сельское хозяйство.
Я не случайно остановился на нуклеиновых кислотах. Надо прямо сказать, что некоторые наши коллеги с недоверием и боязнью посматривают на них. Считают их «научными дебрями» и даже «чужеродным телом» в республике, вопросом, привнесенным извне, так сказать, над башкирской темой. Некоторые коллеги даже склонны видеть в нуклеиновых кислотах своего рода препятствие на пути к содружеству с Институтом биологии.
На отдельных примерах я только что показал, над чем работает Институт, и думаю, что эта «нуклеинобоязнь» рассеется, будет проявлен к нам больший интерес, возрастет желание сотрудничать с нами в решении очень важных и общих для нас научных и практических вопросов.
Коллектив сотрудников Института биологии готов оказывать научную и практическую помощь сельскому хозяйству республики и в содружестве с другими научными учреждениями сумеет решать крупные и актуальные вопросы науки и практики народного хозяйства республики.
Послесловие — около 45 лет спустя: Институт биологии АН Башкирии успешно развивается. Давно выделенный из него Отдел биохимии и цитохимии недавно стал Институтом биохимии и генетики АН Башкирии.
Его директор — академик В. А. Вахитов. Изданная в 1999 г. А. В. Чемерисовым, Э. Д. Ахуновым и В. А. Вахитовым книга «Секвенирование ДНК» и последние статьи в журналах — свидетельство того, что молекулярная биология в этом Институте представлена на хорошем уровне.
2. Белковые маркеры в анализе исходного и селекционного материала, сортовой идентификации и регистрации генетических ресурсов культурных растений и их диких сородичей Чл. — кор. В. Г. Конарев (Доклад на расширенном Бюро Президиума ВАСХНИЛ, 17.02.1977)
1. Для осуществления работ по теоретической и прикладной молекулярной биологии и генетике в 1967 году в ВИРе организована лаборатория белка и нуклеиновых кислот, главные задачи которой — разработка молекулярно-биологических основ морфогенеза и новых методов молекулярногенетического анализа культурных растений и их диких сородичей как исходного материала для селекции. Одним из основных направлений лаборатории в этом плане является разработка принципа белковых маркеров и методов филогенетического и генетического анализа растений по белковым признакам.
2. За последние годы с СССР и за рубежом ведутся интенсивные исследования природы, биологической специфичности и генетики растительных белков. Результаты этих исследований находят все более широкое применение в решении актуальных вопросов эволюции, генетики и селекции растений — в определении филогенетических отношений между видами, идентификации видов, выявлении внутривидового полиморфизма в поисках хозяйственно ценных мутантов, не имеющих морфологических различий, и других исследованиях (Л. Джонсон, 1963–1976; В. Э. Яаска, 19691976; К. Шеферд, 1968–1975; Р. Ригли, 1973–1975; Ж. Отран, 1973–1975; Р. Лестер и Д. Хокс, 1972; И. Клоз и Е. Клозова, 1962–1975; и др.).
Успеху работ в этом направлении способствовал резкий подъем общего уровня биохимических исследований, особенно в связи с появлением в 60-х гг. новых методов выделения и идентификации белков. Среди них особенно широкое распространение получили различные варианты электрофореза, гелевой и ионообменной хроматографии. Для идентификации растительных белков лишь немногие лаборатории используют метод иммунохимии (И. Клоз и Е. Клозова, Р. Лестер и Д. Хокс, И. П. Гаврилюк и В. Г. Конарев). В различных лабораториях исследовались разные группы белков. Нередко выбор белка оказывался случайным, что приводило к противоречивым результатам.
Будучи в Париже в начале 70-х годов я посетил лабораторию Отрана (J. C. Autran), который тогда пытался идентифицировать сорта растений по гистонам. Разумеется, у него ничего не получалось. Я был удивлен и посоветовал перейти на запасные белки семян, на проламины злаков, поскольку гистоны — белки филогенетически древние и для сортовой идентификации непригодны. Примерно через год — на первом же (из шести) двустороннем Симпозиуме (ВИР — INRA) и на последующих — он уже докладывал результаты исследований в этом направлении с применением в сортовой идентификации злаков глиадина зерновки.
3. Дело в том, что в ВИРе в течение 1967–1976 гг. проводились систематические исследования разных групп белков семян и вегетативных органов многих тысяч образцов злаков, бобовых, картофеля и других культур с применением современных методов молекулярной биохимии и иммунохимии. Для идентификации белков, выявления их полиморфизма специфичности впервые использовано сочетание электрофоретических и хроматографических методов (гелевая и ионообменная хроматография) с иммунохимическим. Они показали, что специфичность разных групп белков неодинакова: у одних она проявляется на уровне рода, трибы, семейства, у других — на уровне вида, подвида, генетических групп (В. Г. Конарев, И. П. Гаврилюк, Н. К. Губарева, 1970, 1975). К первой относятся белки эволюционно консервативные, с древней функцией. Они могут быть маркерами крупных таксонов и представляют интерес для эволюционной ботаники. Наиболее детально в этом плане изучены гистоны — основные белки хромосом. Нами доказана серологическая специфичность гистонов, показана возможность геномного анализа межродовых амфидиплоидов по белкам хромосом.
Вторая группа представлена эволюционно молодыми белками, в числе которых запасные белки и многие энзимы. Они включают маркеры рода, вида, генома и представляют большой интерес для прикладной ботаники, главные проблемы которой — происхождение культурных растений и внутривидовая дифференциация.
Наконец, третью группу составляют генетически полиморфные белки. Спектр их компонентов (как совокупность генетических вариантов функционально одноименных белков) специфичен на уровне биотипа, сорта или линии и зависит от генетических рекомбинаций в пределах вида, подвида и генетических групп. Они отражают аллельную структуру гена и представляют большой интерес для генетических исследований.
4. Совокупность сведений о специфичности белка и возможностях ее выявления позволила сформулировать ряд общих принципов использования белков как маркеров вида, генома, генетических систем и т. д. в филогенетическом и генетическом анализе растений (В. Г. Конарев, И. П. Гаврилюк, Н. К. Губарева, 1970; В. Г. Конарев, 1972–1974, 1976).
Сущность принципа, белковых маркеров заключается в следующем. Белок — первичный продукт элементарной генетической системы, и каждый из его компонентов, по существу, копия или маркер своего гена или локуса ДНК. Поскольку гены сопряжены в генетические системы, локализованы в конкретных хромосомах, которые в свою очередь часть генома, то белок одновременно может быть маркером соответствующей генетической системы, хромосомы или генома в целом. Совокупность таких белков-маркеров дает представление о структуре генома или его отдельных областей.
5. В филогенетическом и генетическом анализе организма по белкам первостепенное значение имеет выбор белков-маркеров и соответствующих методов оценки их специфичности. Эти маркеры должны быть доступны выделению и идентификации, обладать хорошо выраженной видовой, геномной и т. д. специфичностью. Для оценки структуры генотипа важно иметь набор мономорфных и генетически полиморфных белков. Для сведения к минимуму фенотипической и функциональной изменчивости белки-маркеры должны принадлежать морфогенетически однородным тканям.
В каждом случае ценность белка как маркера зависит от степени изученности его молекулярной природы, генетики и филогении. В генетическом плане особенно важны сведения о возможности маркирования тех геномов и генетических систем, с которыми связаны хозяйственно ценные признаки.
В работе с белками-маркерами следует различать два этапа: поиск их и практическое использование в прикладной ботанике, генетике, селекции и семеноводстве. На первом этапе привлекается весь комплекс современных методов молекулярной биохимии, необходимый для выделения, идентификации и выявления биологической специфичности белка. На втором — строго очерченный перечень методов — точных, быстрых и доступных любой биохимической лаборатории, обслуживающей селекцию и семеноводство.
Поскольку биологическая специфичность белка, оцениваемая электрофоретически, хроматографически и особенно иммунохимически, сопряжена с высшими структурами его молекулы, в методиках анализа должны быть предусмотрены условия, необходимые для сохранения нативных свойств белка.
6. Наиболее полно перечисленным выше требованиям отвечают запасные белки семян, среди методов — различные варианты иммунохимического и электрофоретического анализа. Первый дает возможность устанавливать родовую, видовую и геномную принадлежность белка, второй — выявлять внутривидовую дифференциацию, идентифицировать сорта, биотипы и линии. В сочетании эти методы позволяют оценивать структуру геномов культурных растений, их происхождение, связь с геномами диких сородичей, осуществлять геномный и генетический анализ исходного и селекционного материала.
7. Нами предложены варианты иммунохимического и электрофоретического анализа, которые не требуют сложного оборудования и дают возможность по белкам-маркерам на отдельных зернах вести массовые анализы исходного и селекционного материала (И. П. Гаврилюк, Н. К.
Губарева, В. Г. Конарев, 1970, 1973, 1975). Они нашли применение в практике работы многих лабораторий и в изучении мировой коллекции культурных растений и их диких сородичей в связи с решением актуальных проблем прикладной ботаники, генетики и селекции.
К настоящему времени подобраны белки-маркеры разных уровней специфичности для филогенетического и генетического анализа всех видов пшеницы, ржи, ячменя, овса, основных видов бобовых, картофеля и других растений. Для серологической идентификации белков-маркеров и геномного анализа растений создан фонд иммунных сывороток (более 600), включающий богатую информацию о геномах важнейших сельскохозяйственных растений и их диких сородичей.
8. Использование белковых маркеров позволило внести ряд уточнений в вопросы систематики и происхождения пшеницы, ржи, ячменя, представителей триб виковых и фасолевых, картофеля, гречихи и других культур (см. библиографию работ лаборатории белка и нуклеиновых кислот ВИР. Л., 1976).
9. Например, геномный анализ всех видов и форм пшеницы, ее диких и культурных сородичей по белкам-маркерам дал возможность установить следующее (В. Г. Конарев, В. Ф. Дорофеев, И. П. Гаврилюк, Н. К. Губарева, А. В. Конарев, Т. И. Пенева, А. Г. Хакимова, Э. Ф. Мигушова, 1970–1976).
Геном А полиплоидных пшениц неоднороден. У пшениц ряда T. timopheevii он близок геномам T. boeoticum и T. monococcum (Ab), у пшениц рядов T. turgidum и T. aestivum — однозернянке T. urartu (Au).
Геном G — второй геном пшениц ряда T. timopheevii — гомологичен геному Ae. speltoides — одного из видов секции Sitopsis. Он обозначен нами как геном Bsp. Второй геном пшениц рядов T. turgidum и T. aestivum близок геному другого вида этой секции — Аe. longissima (Bl).
Подтверждено сложившееся представление о том, что донорами генома D гексаплоидных пшениц ряда T. aestivum были представители Ae. squarrosa. Показано, что наиболее вероятные источники этого генома — представители подвида strangulata (Dstr).
Изучены внутривидовая дифференциация диплоидных носителей геномов A, B и D, природные популяции их биотипов и филогенетические отношения между геномами, что способствовало более глубокому пониманию путей происхождения современных форм полиплоидной пшеницы и ее культурных видов.
Установлено, что один и тот же геном у разных видов и форм полиплоидной пшеницы представлен неодинаково. Это лежит в основе генетических различий между видами в пределах эволюционного ряда пшеницы и между биотипами и сортами в пределах вида.
Выявлена связь ряда хозяйственно ценных признаков с отдельными геномами и их разновидностями. В частности, с геномом Ab. связаны высокое содержание белка в зерне при повышенном содержании лизина в белке, а также устойчивость к ряду грибных заболеваний (В. Г. Конарев, 1973; С. Л. Тютерев и др., 1973; В. И. Кривченко, А. М. Ямалеев, 1974–1976). Как известно, с геномом D связаны хлебопекарные качества муки мягкой пшеницы.
На анеуплоидных линиях, линиях с дополненными и замещенными хромосомами и тетраплоидных производных сортов мягкой пшеницы изучен генетический контроль ряда маркерных белков, в том числе глиадина и геномно-специфичных белков типа альбуминов (В. Г. Конарев, И. П. Гаврилюк, Н. К. Губарева, В. Бушук, 1972; О. П. Митрофанова, Б. В. Ригин, А. В. Конарев, 1975, 1976).
Подтвержден ранее установленный факт (К. Шеферд и Р. Ригли, 1968, 1973), что компоненты ?- и ?-глиадина контролируются 6-й гомеологической группой, компоненты ? и подавляющая часть ?-глиадинов находятся под контролем 1-й гомеологической группы хромосом.
Изучена закономерность наследования отдельных компонентов глиадина в гибридных поколениях при скрещивании сортов мягкой пшеницы. На основе сортовой специфичности спектра компонентов глиадина, результатов изучения наследования глиадина в гибридном потомстве от скрещивания сортов мягкой пшеницы, а также данных, полученных на линиях с дополненными и замещенными хромосомами по 1-й гомеологической группе, сделано заключение о сортовом полиморфизме хромосом. Установлено, что в процессе развития зерновки в первую очередь синтезируются белки, общие для всех трех геномов пшеницы. Геномно-специфичные альбумины, глобулины и компоненты глютенина и глиадина возникают в фазу налива. Последними образуются «медленные» компоненты ?-глиадина и соответствующие им структурные элементы глютенина, контролируемые геномом D (И. Ф. Шаяхметов, А. Павлов, Т. И. Колесник, В. Г. Конарев, 1974, 1975).
10. На основе сравнительного изучения состава электрофоретических компонентов проламина пшеницы, ржи, ячменя, овса и их диких сородичей (эгилопсы, пыреи) создан эталонный спектр и разработан принципиально новый способ регистрации генетических ресурсов пшеницы, ячменя, овса и других злаков в виде «белковых формул» генотипа сортов, биотипов, линий и мутантов.
Информация, заключенная в «белковых формулах», облегчает поиск генотипов, несущих ценные признаки, и позволяет с первых этапов селекции осуществлять контроль за включением желаемых генетических структур в создаваемые сорта и линии. На симпозиуме ФАО (Л., 1975) предложенный принцип признан прогрессивным и намечен к внедрению по линии ФАО. Сейчас отдел молекулярной биологии совместно с отделами растительных ресурсов ВИР и другими научными и опытными учреждениями страны составляют каталоги сортовых формул пшеницы, ячменя, овса и тритикале. В ближайшие годы будет записан генофонд важнейших культур, их диких сородичей, включая естественные и синтетические амфидиплоиды.
11. Геномный и генетический анализ пшеницы и других сельскохозяйственных культур, их диких сородичей по белкам-маркерам показал, что эти методы позволяют устанавливать происхождение культурных растений, оценивать их генетическую структуру, идентифицировать виды, сорта, выявлять линии и мутанты, не имеющие морфологических различий, осуществлять регистрацию генетических ресурсов культурных растений по белкам-маркерам и производить молекулярно-генетический анализ исходного и селекционного материала в связи с селекцией на качество урожая и другие признаки. В частности, геномный анализ и идентификация генотипов по маркерам дают возможность осуществлять рациональный поиск доноров хозяйственно ценных признаков в мировой коллекции и контролировать включение их в создаваемые сорта, гибриды и амфидиплоиды.
Возможность анализа на одном зерне с сохранением его жизнеспособности позволяет уже в первых генерациях по отдельным зернам определять геномный состав и степень проявления геномов при отдаленной гибридизации, оценивать генотип растения и степень уклонения его в сторону одного из родителей при межродовой гибридизации, выделять в гибридных поколениях формы и линии с заданной структурой генотипа, несущей хозяйственно ценные признаки, и определять перспективность дальнейшей работы с имеющимся исходным и селекционным материалом.
Все это дает основание считать, что методы, основанные на принципах белковых маркеров, открывают новые перспективы развития селекции и семеноводства и будут способствовать дальнейшему их повышению.
12. Одним из весьма важных практических мероприятий, вытекающих из результатов разработки методов белковых маркеров, является возможность создания единой системы регистрации мировых генетических ресурсов культурных растений и их диких сородичей в виде «белковых формул» генотипа существующих сортов, биотипов, линий и мутантов. Сейчас важно в первую очередь организовать работы по регистрации районированных сортов пшеницы и ячменя, а также стародавних сортов, сортов народной селекции с целью сохранения сортового фонда. Особое внимание должно быть уделено регистрации генотипов культурных растений и их диких сородичей, несущих хозяйственно ценные признаки и представляющих интерес для селекции.
13. Белковые маркеры могут быть использованы в решении ряда практических вопросов селекции и семеноводства, а именно:
— в поисках источников ценных признаков в мировой коллекции;
— в осуществлении контроля за включением желаемых генетических структур при отборе на сложные признаки, не имеющие морфологических маркеров и связанные с отдельными геномами: например, содержание и качество белка, свойства клейковины, хлебопекарные качества, устойчивость к болезням и неблагоприятным факторам среды;
— в оценке геномного состава исходного материала и отборе в процессе селекции методом отдаленной гибридизации (пшеница, овес, тритикале, картофель, подсолнечник, хлопчатник и др.), например при вовлечении в селекцию пшеницы и тритикале генома Аb. (от T. boeoticum или T. monococcum), являющегося донором высокого содержания белка и лизина, а также устойчивости к ряду грибных заболеваний (возможность включения генома Аb. в генотипы перспективных сортов твердой и мягкой пшеницы и соответствующий ему эффект были показаны Т. Я. Зарубайло, Э. В. Тавриным и Н. К. Губаревой в 1973 г.);
— в создании сортов-синтетиков, многолинейных сортов-популяций, в работах по выделению и регистрации линий, несущих признаки устойчивости к расам возбудителей болезни, высоких качеств зерна; в подборе благоприятного состава и соотношения линий для формирования многолинейных сортов с заданными признаками; в осуществлении контроля за составом и соотношением линий в семеноводстве многолинейных сортов;
— в изучении динамики популяций сортов перекрестноопыляющихся культур в процессе семеноводства (рожь, подсолнечник);
— в работах по созданию вспомогательных генетических систем для селекции пшеницы на основе анеуплоидных линий;
— для осуществления отбора линий с транслокациями хромосом по отдельным геномам в селекции амфидиплоидов (например, вторичных тритикале);
— в поисках спонтанных и индуцированных мутантов по белку и другим ценным признакам, не имеющим морфологических маркеров; для контроля за включением полезных мутантов в генотипы создаваемых сортов и линий ячменя, кукурузы и других с использованием электрофоретического теста на зеин (Опак-2, Флаури-2, Амилозо-экстендер, Сахарная, Восковидная и другие эндоспермальные мутанты кукурузы), электрофоретического теста на гордеин («Хайпроли», «1508» и другие мутанты ячменя), серологические тесты на отдельные белки в селекции бобовых (В. Г. Конарев, Ю. В. Перуанский, А. Ю. Рубченя, 1969, 1970; А. А. Ямалеева, Н. И. Кисель, 1973; И. П. Гаврилюк, 19731975);
— в селекции гороха, сои и других зернобобовых на благоприятное соотношение отдельных белков, определяющих питательную ценность семян (вицилин, легумин), а также на устранение антипитательных белков типа лектинов и ингибиторов ферментов (И. П. Гаврилюк, 1975).
14. В практике работы Госкомиссии по сортоиспытанию для определения оригинальности сорта и степени его сортовой чистоты может быть использован метод сортовой идентификации по формулам глиадина (В. Г. Конарев, И. П. Гаврилюк, Н. К. Губарева, 1972, авт. свидет. № 517271).
В практике работы лаборатории Государственного семенного контроля может быть использован серологический метод для обнаружения в основной культуре примеси семян других видов, для выявления засоренности семян твердой пшеницы семенами мягкой, для различения фатуоидов и овсюгов, для определения подлинности и чистоты трудно различимых семян бобовых и крестоцветных.
15. Метод белковых маркеров оказался весьма полезным для идентификации геномов и видов картофеля в связи с использованием его диких форм в селекции, а также для оценки чистоты и однородности клубневого материала в семеноводстве. В этом направлении уже получены существенные результаты (С. М. Букасов, С. К. Григорьева, И. П. Гаврилюк, В. Г. Конарев, 1969, 1973, 1974).
16. Серологический тест на белки позволил особым образом решить одну из актуальных задач — диагностику повреждения зерна и муки клопом-черепашкой (И. П. Гаврилюк, В. Г. Конарев, И. Д. Шапиро, Н. А. Вилкова, А. Я. Семенова, А. М. Литвинов, 1973, авт. свидет. № 477627). Как известно, «укус» этого вредителя сопровождается повреждением клейковины и резким ухудшением хлебопекарного качества муки. Мы получили сыворотку на белки слюнной железы клопа-черепашки, а также других сосущих вредителей. Сыворотка оказалась способной выявлять указанные выше повреждения. Метод выявления быстр и точен. Он, несомненно, будет полезен заготовительным организациям и лабораториям пищевой промышленности. Метод интересен еще и тем, что позволяет определять вид вредителя и оценивать видовой состав сосущих насекомых в партиях поврежденного зерна и муки из разных районов репродукции с целью прогнозирования отдельных видов вредителя. Значение метода видно хотя бы из того, что он дает возможность точно определять, повреждено зерно вредной черепашкой (что снижает закупочную цену зерна на 40 %) или другими клопами (ягодной, травяной или остроплечей черепашками).
17. Можно было бы привести и другие примеры практического использования методов белковых маркеров в селекции и семеноводстве. Как видно, они могут быть использованы в сочетании с любыми методами селекции на всех этапах селекционного процесса — от поиска источников до регистрации получаемых сортов, сортоиспытания и далее — семеноводства, сортового контроля и качества продукции заготовительными и другими организациями и учреждениями.
Можно с уверенностью сказать, что принципы белковых маркеров в настоящее время в большей мере, чем какие-либо другие, связывают между собой области фундаментальной молекулярной биологии и генетики с актуальными проблемами растениеводства.
18. Сейчас наметились и другие пути анализа геномов — по белкам хромосом, кинетике реассоциации полинуклеотидных цепей гомологичных и гетерологичных молекул ДНК и РНК, структурному состоянию и функциональной активности генома. Эти пути еще не нашли большого практического использования, но заключают в себе широкие возможности для разработки совершенных и эффективных методов оценки генома и генетических систем (В. Г. Конарев, 1973, 1974, 1976; В. Г. Конарев, И. П. Гаврилюк, В. В. Сидорова, А. А. Ямалеева, 1972; В. Г. Конарев, С. Л. Тютерев, В. Г. Алексеев, 1973; Р. Ф. Махлаева, 1973; В. Г. Конарев, Р. Р. Ахметов, Ш. Я. Гилязетдинов, 1971–1976).
19. В целях внедрения методов белковых маркеров в селекцию и семеноводство ВИР провел в 1971–1975 гг. три методических семинара биохимиков, генетиков и селекционеров из учреждений ВАСХНИЛ и АН СССР (в том числе из селекцентров, лабораторий госсортосети и кафедр институтов и университетов). Ежегодно при отделе молекулярной биологии ВИР методы геномного и генетического анализа исходного и селекционного материала по белкам-маркерам осваивают 25–30 стажеров из биохимических лабораторий, обслуживающих селекцию и семеноводство. На 1-й квартал 1977 г. намечен 4-й Методический семинар, посвященный сортовой идентификации и регистрации генетических ресурсов по белкам-маркерам. Изданы методы идентификации и регистрации сортов пшеницы и ячменя и первые каталоги белковых формул районированных сортов этих культур.
20. Необходимо дальнейшее развитие исследований по молекулярногенетическим основам селекции и семеноводства сельскохозяйственных культур, особенно по таким вопросам как:
— эволюция культурных растений, природа и происхождение их геномов;
— генетический контроль таких хозяйственно ценных признаков, как содержание и питательная ценность белков зерна, хлебопекарные и макаронные качества мягкой и твердой пшеницы, устойчивость растений к болезням и неблагоприятным факторам среды и т. д.;
— дальнейшее развитие методов белковых маркеров и поиск новых возможностей маркирования геномов, отдельных хромосом и других генетических систем, контролирующих ценные признаки и свойства растений.
Одно из важнейших условий осуществления перечисленных выше исследований — усиление подготовки научных кадров по биохимии и генетике растений, особенно в области молекулярной биологии, вобравшей все современное из этих наук.
3. Подготовка научных кадров
За годы работы в Уфе и Ленинграде мной и моими учениками были подготовлены 67 кандидатов наук. Впоследствии 12 из них защитили докторские диссертации: И. Н. Анисимова, И. П. Гаврилюк, О. П. Митрофанова, С. Л. Тютерев, Р. Р. Ахметов, А. В. Конарев, Ю. В. Перуанский, А. М. Ямалеев, В. А. Вахитов, Ал. В. Конарев, И. Ф. Шаяхметов, А. А. Ямалеева.
Эта ученая степень присвоена примерно такому же числу сотрудников других научных учреждений, получавших консультации или проходивших стажировку в отделе молекулярной биологии. В их числе были и представители бывших союзных республик — Украины, Молдавии, Узбекистана, Грузии, Азербайджана и др. Многие из названных докторов и некоторые кандидаты наук уже имеют десятки своих учеников.
Кандидатские диссертации, подготовленные в Уфе и Ленинграде под руководством В. Г. Конарева и его сотрудников в 1955–1995 гг.