Чи можливо створити високоврожайні сорти рослин, стійкі одночасно до посухи та патогенів? На перший погляд, така думка може здатись фантастичною, але саме в цьому напрямку працюють сучасні науковці. Так, професор Петро Зілковський, співробітник Інституту молекулярної біології та біотехнології біологічного факультету познанського Університету імені Адама Міцкевича, проводить дослідження у сфері інтелектуальних стратегій селекції сільськогосподарських культур. Дізнайтесь більше на poznan-name.eu.
Про професора Зілковського
Дослідник рослин Петро Зілковський навчався в Університеті наук про життя, а докторський ступінь здобув в Інституті генетики рослин Польської академії наук у Познані. Темою його досліджень у той період була еволюція архітектури геному рослин родини Brassicaceae.
У 2005 році Петро Зілковський став науковим співробітником Університету імені Адама Міцкевича. Через три роки поїхав на стажування до Манчестерського університету, де упродовж чотирьох місяців працював з модифікаціями хроматину в дріжджах.
У період з 2011 по 2015 рік був постдокторантом у групі професора Яна Гендерсона у Кембридзькому університеті. Саме там він розпочав дослідження, пов’язані з селекцією, які продовжує у нинішній час. У 2016 році науковець повернувся до Університету імені Адама Міцкевича, де зібрав групу дослідників задля створення інтелектуальних стратегій селекції.
Ці дослідження фінансує грант EMBO Installation Grant та грант Фонду польської наукової команди, а також Національний науковий центр.
У вільний від наукових досліджень час Петро Зілковський читає, гуляє зі своїм собакою та проводить час у родинному колі.
Генетична варіація у дослідженнях професора Зілковського
Наукова група професора Зілковського працює над визначенням факторів, що контролюють мейотичну рекомбінацію або кросинговер. Про що саме йдеться? Мейоз – це процес утворення статевих клітин в еукаріотичних клітинах (тих, що містять в структурі ядро). Всі еукаріотичні клітини, в тому числі людські, мають два набори хромосом – материнський та батьківський. Проте під час запліднення зливаються особливі статеві клітини лише з одним набором. Внаслідок цього кількість хромосом залишається стабільною з покоління в покоління.
Мейотична рекомбінація полягає в обміні материнських і батьківських генів на стадії утворення статевих клітин. Тому хромосоми є мозаїкою фрагментів, отриманих від обох батьків.
Професор Зілковський зацікавився вивченням цього процесу у рослин під час стажування у Кембридзькому університеті, а саме такими питаннями:
- чи є у представників одного виду відмінності у швидкості мейотичної рекомбінації,
- чи можливо збільшити її частоту,
- чи може цей процес бути спрямований на певні місця на хромосомі.
Ці питання важливі для селекції рослин із декількома специфічними ознаками, наприклад, високою врожайністю та посухостійкістю. Проте це завдання є складним, адже генетична варіація сільськогосподарських культур через штучний відбір є маленькою.
Особливості селекції сільськогосподарських рослин
Упродовж тисячоліть фермери схрещували злакові рослини переважно з огляду на їх врожайність. Тому більшість особин, які вирощуються нині, є ідентичними з погляду геному. Такий штучний відбір призвів до зниження мінливості інших ознак, наприклад, посухостійкості. Щодо природних диких популяцій, то вони мають високу варіативність, тому селекціонери зазвичай вводять нові версії генів з неспоріднених ліній.
У цьому випадку можна перенести деякі небажані ознаки, що перешкоджатимуть обробці чи зменшать врожайність. Підвищення частоти рекомбінації слугує можливим розв’язанням цієї проблеми, оскільки збільшує ймовірність перенесення лише потрібного фрагменту хромосоми.
Друга стратегія групи професора Зілковського полягає в тому, щоб спрямувати рекомбінацію на певне місце на хромосомі. Для зернових культур декілька рекомбінацій на одну пару хромосом не сприяють ефективній селекції, тому проєкт познанських вчених є перспективним. Чим більше буде відомо про перебіг рекомбінації, тим легше буде його скоригувати відповідно до потреб селекціонерів.
Ще під час перебування у Кембридзькому університеті професор Зілковський ідентифікував ген, що кодує вирішальний для рекомбінації фермент. Збільшення його кількості в клітині сприяє збільшенню частоти рекомбінації в мейозі. Також він виявив, що рекомбінація завжди спрямовується до найбільш варіабельних хромосомних ділянок. Наразі ідентифікований ним прорекомбінаційний фактор тестують для використання у вирощуванні пшениці та ячменю.
Тож у розумінні явища рекомбінації завдяки роботі познанських учених вже було досягнуто прогресу. Наступним етапом є його контроль та спрямування на певні області. Біологи під керівництвом професора Зілковського створили інструменти для вимірювання частоти рекомбінації на хромосомі й продовжують свої дослідження задля створення нових перспективних культур рослин.
