Генетика и селекция лесных ресурсов
ФБУ «СПбНИИЛХ» оказывает полный спектр услуг в области генетики лесных пород, включая работы по геномной селекции и геномному редактированию растений, на основе высокопроизводительного секвенирования и омиксных технологий.
- Получение селекционно-улучшенных семян древесных растений с ускоренным ростом на принципиально новом уровне. Геномная селекция является современной альтернативой традиционной «плюсовой селекции» лесных пород.
- Использование технологий высокопроизводительного секвенирования с помощью секвенаторов следующего поколения (Next Generation Sequencing, NGS) делает возможным выяснить, какая особенность в строении генома дерева всегда сочетается с бонусным хозяйственным признаком (например, ускоренным ростом, пониженным содержанием лигнина, техническими качествами древесины – многовершинностью, морозостойкостью, устойчивостью к вредителям).
- Геномное редактирование с помощью технологии CRISPR-Cas9 для устранения нежелательных признаков у конкретного генотипа (клона).
- Технология CRISPR-Cas9 во многих странах (например, США и Япония) не рассматривается как ГМО, так как не вносит в организм никакой инородный генетический материал и официально разрешена как безопасный метод получения новых сортов растений и промышленного их использования.
- Относительно бюджетный метод оценки генетического разнообразия древесных пород для выявления насаждений богатых или обедненных генетической изменчивостью.
- Подтверждение или уточнение схем размещения клонов для паспортизации селекционных объектов, идентификации клоновых потомков плюсовых деревьев.
- Решает проблему выбора площадей для размещения новых генетико-селекционных объектов, учитывая влияние наличия (или интенсивности) антропогенных загрязнений.
- Анализ устойчивости к антропогенному давлению уже существующих генетико-селекционных объектов.
- Экологический мониторинг пятен антропогенного загрязнения на любых площадях с древесной растительностью.
Разработка методики мониторинга состояния генетических ресурсов хозяйственно-ценных древесных пород с применением методов анализа ДНК на Северо-Западе России.
Разработка мультиплексных панелей микросателлитов для оценки генетического разнообразия ели европейской и сосны обыкновенной в лесах южно-таежного региона европейской части Российской Федерации.
Изучение влияния техногенных загрязнений на генетическую стабильность ели европейской в лесах южно-таёжного региона европейской части Российской Федерации.
Volkov V.A., Grigoreva E.A., Lebedeva M.V., Potokina E.K. Heteroplasmy and nuclear copies of mitochondrial genes (NUMTs) identified in the zone of introgressive hybridization of Norway spruce and Siberian spruce//Proceedings of the Saint Petersburg Forestry Research Institute, 2022.
Волков В.А. Анализ полиморфизма микросателлитных локусов в популяциях Picea abies (L.) H. Karst. и Picea obovatа Ledeb. / В.А. Волков, Г.В. Калько // Известия Санкт-Петербургской лесотехнической академии. – 2021. – Вып. 237. – С. 97-108.
Volkov V.A., Kalko G.V. Analysis of the polymorphism of microsatellite loci in Picea abies (L.) H. Karst. and Picea obovatа Ledeb populations. Izvestia Sankt- Peterburgskoj Lesotehniceskoj Akademii, 2021, iss. 237, pp. 97–108 (in Russian with English summary). DOI: 10.21266/2079-4304.2021.237.97-108.
Karzhaev D.S. Employing of CRISPR/Cas9 technology to knock out genes associated with flowering in aspen //Plant Genetics, Genomics, Bioinformatics, and Biotechnology. – 2021. – С. 104-104.
Каржаев Д.С. Подбор генов-кандидатов для редактирования с целью получения стерильных форм осины (Populus tremula L.) // Е.Д. Сафронычева, Д.С. Каржаев // Системная биология и биоинформатика (SBB-2021). Тезисы докладов 13-ой международной школы молодых ученых. Новосибирск, 2021. – С. 51.
Пекедова, А.Б. Апробация MS-ISSR-метода для оценки профилей метилирования ДНК ели европейской в зоне антропогенного загрязнения / А.Б. Пекедова, Г.В. Калько // Труды Санкт-Петербургского научно-исследовательского института лесного хозяйства. – 2021. – № 4. – С. 4–18.
Волков В.А. Анализ полиморфизма микросателлитных локусов в популяциях Picea abies (L.) H. Karst. и Picea obovata Ledeb. / В.А. Волков, Г.В. Калько // Известия Санкт-Петербургской лесотехнической академии. – 2021. – Вып. 237. – С. 101–112.
Калько, Г.В. Использование кривых плавления ампликонов при оценке пригодности nSSR-локусов ели европейской для мультиплексирования / Г.В. Калько, Р.Р. Мусина // Труды Санкт-Петербургского научно-исследовательского института лесного хозяйства. – 2020. – № 1. – С. 16–31. – ISSN 2079-6080.
Гермак, М.В. Микросателлитный анализ для оценки дифференциации популяций ели европейской на Северо-Западе России / М.В. Гермак, Г.В. Калько // Труды Санкт-Петербургского научно-исследовательского института лесного хозяйства. – 2019. – № 1. – С. 4–14. – ISSN 2079-6080.
Kalko, G. Real-Time PCR and analysis of amplicon melting curves to assess the suitability of SSR loci of Scots pine for multiplexing / G. Kalko and T. Kotova. – doi:10.1088/1755-1315/392/1/012015 // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. – 2019. – Vol. 392, 012015.
Kalko, G.V. Analysis of melting curve of amplicons for the selection of Picea abies L. nSSR-loci for multiplexing / G.V. Kalko, M.V. Germak // Сохранение лесных генетических ресурсов : Материалы 6-й Mеждународной конференции-совещания (16-20 сентября 2019 г., Щучинск, Казахстан) / Казахский научно-исследовательский институт лесного хозяйства и агролесомелиорации. – Кокшетау : «Мир печати», ИП Устюгова Н.Ф., 2019. – С. 14. – ISBN 978-601-7582-85-2.
Калько, Г.В. Микросателлитные маркеры для оценки генетического разнообразия сосны обыкновенной : обзор / Г.В. Калько, Т.М. Котова // Труды Санкт-Петербургского научно-исследовательского института лесного хозяйства. – 2018. – № 3–4. – С. 17–30. – ISSN 2079-6080.
Калько, Г.В. Критерии отбора маркеров для наборов микросателлитов, используемых для оценки генетического разнообразия популяций ели европейской и сосны обыкновенной / Г.В. Калько, М.В. Кузьмина, Т.М. Котова // Сборник тезисов. Международная научная конференция PLAMIC2018 «Растения и микроорганизмы: биотехнология будущего» Уфа, 13-17 июня 2018 г. / отв. ред. И.А. Тихонович. – Уфа, 2018. – С. 157. – ISBN 978-5-6041302-1-6.
Калько Г.В. Генетическая изменчивость и дифференциация природных и искусственных популяций ели европейской на Северо-Западе России по микросателлитным локусам / Г.В. Калько, М.В. Кузьмина, Т.М. Котова // Материалы международного форума «Биотехнология: состояние и перспективы развития». – Москва. – 2018. – С. 783-784. – ISBN 978-5-9909118-0-2.
Котова, Т.М. Отбор микросателлитных маркеров сосны обыкновенной для оценки генетического разнообразия в популяциях сосны обыкновенной на Северо-Западе России / Т.М. Котова, М.В. Кузьмина, Г.В. Калько // Материалы IV (XII) Международной ботанической конференции молодых учёных в Санкт-Петербурге 22–28 апреля 2018 года / отв. ред. С.В. Волобуев. – СПб. : БИН РАН, 2018. – С. 66–67. – ISBN 978-5-7629-2218-0.
Калько, Г.В. Применение микросателлитных маркеров для оценки генетического разнообразия ели европейской : обзор / Г.В. Калько, М.В. Кузьмина // Труды Санкт-Петербургского научно-исследовательского института лесного хозяйства. – 2018. – № 1. –С. 32–47. – ISSN 2079-6080.
8–10 декабря 2021 года в Вологде состоялся Международный лесной форум и выставка «Российский лес», Круглый стол «Лес и климат». Научный сотрудник В.А. Волков выступил с докладом «Использование геномных технологий для ускоренного получения улучшенных клонов древесных пород».
23–25 ноября 2021 года в Волгограде прошла Всероссийская научно-практическая конференция «Современная биология и биотехнология: проблемы, тенденции, перспективы», на которой заведующая лабораторией к.б.н. Г.В. Калько выступила с пленарным докладом «Содержание тяжелых металлов и серы в хвое ели европейской в зоне выбросов металлургического предприятия в Ленинградской области».
28–29 сентября 2021 года в Санкт-Петербурге состоялся 23-й Петербургский Международный Лесопромышленный Форум. Руководитель группы геномных и биотехнологий Е.К. Потокина выступила с докладом «Возможности методов геномной селекции и редактирования генов для совершенствования лесных пород».
14–18 июня 2021 года в Новосибирске состоялась VI Международная научная конференция «Генетика, геномика, биоинформатика и биотехнология растений» (PlantGen2021). На конференции с докладом выступил специалист исследовательской лаборатории Д.С. Каржаев.
28–29 сентября 2021 года в Санкт-Петербурге состоялся 23-й Петербургский Международный Лесопромышленный Форум. В качестве одного из экспертов конференции «Лесное хозяйство» приняла участие ведущий научный сотрудник исследовательской лаборатории Е.К. Потокина с докладом «Получение стерильных экологически безопасных форм осины методом геномного редактирования».
29–30 сентября 2020 года в Санкт-Петербурге состоялся 22-й Петербургский международный лесопромышленном форум. Ведущий научный сотрудник исследовательской лаборатории Е.К. Потокина в рамках пленарной дискуссии о трансформации лесной отрасли выступила с докладом «Геномные технологии в лесном хозяйстве: возможности и перспективы».
3–4 октября 2019 года в Воронеже состоялась Международная научно-практическая конференция «Лесные экосистемы как глобальный ресурс биосферы: вызовы, угрозы, пути решения. Forestry – 2019. Заочное участие в конференции приняла заведующий лабораторией Г.В. Калько с докладом «Real-Time PCR and analysis of amplicon melting curves to assess the suitability of SSR loci of Scots pine for multiplexing».
16–20 сентября 2019 года в г. Щучинске (Казахстан) на базе Казахского научно-исследовательского института лесного хозяйства и агролесомелиорации прошла 6-я Международная конференция-совещание «Сохранение лесных генетических ресурсов». На конференции выступила заведующий лабораторией Г.В. Калько с докладом «Анализ кривых плавления ампликонов».
Одними из современных направлений, внедряемых в практику лесного хозяйства, являются молекулярно-генетические методы анализа, которые уже нашли широкое применение в медицине, биотехнологии, сельском хозяйстве, криминалистике и других сферах.
ДНК-анализ открывает новые и широкие перспективы по целому ряду направлений лесохозяйственной деятельности. В совокупности успешное внедрение генетических технологий в практику лесного хозяйства позволяет повысить эффективность государственного лесного контроля, качество лесовосстановления и одновременно снизить потери лесных ресурсов от вредителей и болезней, нелегального оборота древесины. Генетические методы уже сейчас могут позволить извлечь как экономическую, так и экологическую выгоды.
Необходимость внедрения геномных технологий в практику лесного дела давно осознана за рубежом. Мировой опыт насчитывает множество успешных проектов по созданию центров получения и обработки геномных данных лесных пород. В качестве примера следует привести американский проект TreeGenes (treegenesdb.org), содержащий обширные данные фенотипирования и генотипирования лесообразующих пород; китайский проект PICEAdatabase (piceadb.com), содержащий данные геномного анализа ели; шведский проект Spruce Genome Project (congenie.org), а в Канаде уже предприняты первые попытки создания лесных плантаций с использованием методов геномной селекции.
Одна из задач Института – внедрение современных высокотехнологичных методов в научные исследования и трансфер полученных результатов в практику лесного хозяйства.
Упоминания в СМИ
Еженедельник "Аргументы и Факты" № 47. Аргументы и факты – Петербург 24.11.2021
«Дубы-колдуны. Петербургские ученые создают деревья со сверхспособностями».
spb.aif.ruЖурнал «Окружающая среда Санкт-Петербурга» № 3 (21), сентябрь 2021
Е.К. Потокина, Д.А. Шабунин. «Незаслуженно забытый тополь».
ecopeterburg.ru