Молекулярная генетика и мульти-омиксные технологии в селекции растений
Автор: Хрусталева Л.И.
Журнал: Овощи России @vegetables
Рубрика: Селекция, семеноводство и биотехнология растений
Статья в выпуске: 6 (86), 2025 года.
Бесплатный доступ
Актуальность. Успехи в молекулярной генетике растений и мульти-омиксных технологиях стали возможными благодаря достижениям в области секвенирования, сборки геномов на уровне хромосом, биоинформатики и редактирования генома, которые углубляют наше понимание биологии растений и выводят селекцию сельскохозяйственных культур на новый уровень. Рекомбинация является ключевым генетическим процессом для создания новых, превосходных сортов растений с желаемыми характеристиками, такими как более высокая урожайность, улучшенное качество и устойчивость к вредителям и болезням. Современные вычислительные методы облегчают эффективный синтез и интерпретацию мультиомиксных данных. Несмотря на такие ощутимые достижения в молекулярных технологиях, все ещё остаются проблемы, связанные с применением новых методов в практической селекции и на более широком спектре сельскохозяйственных культур. Цель данного обзора — привлечь внимание селекционеров к последним достижениям в области молекулярной генетики и омиксных технологий для улучшения селекции растений. Результаты. В данном обзоре рассматриваются недавно опубликованные статьи в высокорейтинговых международных журналах, которые вносят важный вклад в расширение и уточнение наших знаний и значительно продвигают передовые исследования. В обзор включены статьи по успешному применению мульти-омики в селекции растений, что привело к многообещающим результатам по идентификации ключевых генов и регуляторных элементов, определяющих стрессоустойчивость, урожайность и семенную продуктивность. Представлен подробный анализ разработки HRM-маркеров на тип цитоплазматической мужской стерильности. HRM (high-resolution melting) анализирует кривые плавления ДНК для обнаружения различий в последовательностях, что позволяет ускорить и повысить эффективность селекционного процесса. В обзоре освещаются оригинальные экспериментальные подходы, направленные на изучение контроля локализации рекомбинации для успешной интрогрессии ценных генов в программах межвидовой гибридизации. Заключение. Стратегия дальнейшего развития селекции растений будет сосредоточена на интеграции омиксных технологий, редактирования генома и искусственного интеллекта в биоинформатике. Более того, интеграция редактирования генома и углубленного изучение мейотической рекомбинации позволят управлять возникновением кроссинговера в целевых участках гамет. Все усилия по повышению точности и скорости селекции растений служат главной цели – обеспечению изобилия и разнообразия растительных продуктов питания.
Сборка генома de novo, HRM-маркеры, луковые, цитоплазматическая мужская стерильность, мейотическая рекомбинация, мульти-омика, G-квадруплекс, редактирование генома, биоинформатика, искусственный интеллект
Короткий адрес: https://sciup.org/140313399
IDR: 140313399 | УДК: 631.52:577.21 | DOI: 10.18619/2072-9146-2025-6-26-33
Molecular genetics and multi-omics technologies in plant breeding
Relevance. Progress in plant molecular genetics and multi-omics technology is driven by advancements in high-throughput sequencing, chromosome scaffold genome assembly, bioinformatics skills and genome editing which deepen our understanding of plant biology and improve crop breeding. The fundamentals of plant breeding involve recombination as a key genetic process to create new, superior plant varieties with desirable traits like higher yield, improved quality, and resistance to pests and diseases. Modern computational methodologies facilitate the effective synthesis and interpretation of multi-omics data. Challenges remain in applying new techniques to a wider range of crops. The aim of this review is to draw the attention of plant breeders to the latest advances in molecular genetics and omics technologies for improving plant breeding. Results. This review examines recently published articles in high-ranking international journals that make important contributions to expanding and refining our knowledge and significantly advance cutting-edge research. The review includes articles on the successful application of multi-omics to plant breeding, which yielded promising results in identifying key genes and regulatory elements underlying stress tolerance, crop yield, and seed production. A detailed analysis of the development of markers for types of cytoplasmic male sterility based on high-resolution melting (HRM) is given. This review highlights original experimental approaches aimed at studying the control of recombination localization for the successful introgression of valuable genes in interspecific hybridization programs. Conclusion. The strategy for the further development of plant breeding will focus on integrating omics technologies, genome editing, and artificial intelligence in bioinformatics. Moreover, the integration of genome editing and an in-depth study of meiotic recombination could facilitate crossovers at target sites within gametes. All efforts to improve the accuracy and speed of plant breeding serve the main goal of ensuring the abundance and diversity of plant foods.
