Завершена работа по изучению наследования и проявления на свето-оптическом уровне мейотических аномалий, с высокой частотой встречающихся в популяциях ржи. Идентифицированы и поддерживаются в гетерозиготном состоянии 12 мутантных генов. Три из 12 мутантов являются полными или частичными асинаптиками, семь сочетают асинапсис с гетерологичным синапсисом, два мутанта характеризуются изменённой компактизацией хромосом. Сравнительное изучение иммуноцитохимической локализации белка AtAsy1, ассоциированного с осями хромосом, и белка AtZyp1 компонента поперечных волокон синаптонемного комплекса в мейоцитах ржи дикого типа и синаптических мутантов sy1 и sy10 на различных стадиях в профазе I позволили впервые установить наличие ортологов этих белков у ржи и предложить оригинальную модель сборки синаптонемного комплекса. Впервые у ржи картированы пять генов, отвечающих за синапсис гомологичных хромосом во второй (sy9,sy18) , пятой ( sy10) и седьмой хромосомах( sy19, sy1). Ставится задача с помощью современных – омных подходов установить первичных дефект у каждого из мутантов.

Проблема взаимодействия родительских геномов у пшенично-ржаных гибридов и первичных тритикале разрабатывается с помощью оригинального варианта гибридологического анализа( Voylokov, Tikhenko, 2002 ). С его помощью выявлен ряд генов ржи, как с негативным эффектом на развитие гибридов, так и генов, способствующих сбалансированному функционированию родительских геномов. Идентифицированы мутантные гены ржи, ведущие у пшенично-ржаных гибридов к эмбриональной (Eml-R1) и проростковой (Hdw-R1) летальностям. Показано, что летальный эффект связан с нарушением функционирования стеблевой апикальной меристемы. Гены Eml-R1 и Hdw-R1 сцеплены, они картированы в хромосоме 6R по разные стороны точки разрыва эволюционной транслокации между хромосомами шестой и третьей гомеологичных групп. У пшеницы установлена хромосомная локализация генов, составляющих комплементарную пару каждой из мутаций межродовой несовместимости. C помощью нулитетрасомных линий и делеционного картирования у пшеницы Chinese spring установлены участки хромосом разных геномов, отсутствие которых ведёт к нарушению развития эндосперма и зародыша как собственно у пшеницы, так и у пшенично-ржаных гибридов. Пониманию функциональной и эволюционной роли установленных генов должно способствовать их тонкое картирование и секвенирование с последующим сопоставлением с аннотированными последовательностями в гомеологичных участках хромосом у родственных диплоидных и полиплоидных злаков.

Рожь рассматривается как наиболее перспективный злак в качестве источника соединений вторичного метаболизма, обеспечивающих оздоровительный эффект зернового питания. К числу таких соединений относятся флавоноиды, в частности, антоцианы. В лаборатории впервые у ржи относительно генных маркёров (EST, COS) картированы пять мутаций безантоциновости – vi1(7R), vi2(4R), vi3(3R), vi4/vi5(2R), vi6(2R). На основании данных сравнительной геномики злаков сделан предварительный вывод о генах-кандидатах для мутаций безантоциановости и установлена хромосомная локализация у ржи доминантных генов наличия антоцианов в перикарпе (Vs, 2R) и алейроне (C, 7R). Показано, что антоцианы отсутствуют в зерне жёлтой и коричневой окраски. Дельфинидин 3-О-рутинозид и цианидин 3-О-рутинозид в низкой концентрации были обнаружены в алейроне у пяти зелёнозёрных линий. У шести образцов с фиолетовой окраской перикарпа установлено значительное варьирование по составу и концентрации антоцианов. Основным агликоном у них является цианидин или пеонидин, в качестве гликозильных остатков выступают глюкоза или рутиноза. Межлинейные различия сводятся к соотношению основных антоцианов и их ацилированных производных. Проводится разработка функциональных маркёров для генов-кандидатов доминантных (Vs, C) и рецессивных(vi1-vi6) мутаций.

Выделение с помощью маркёров двойных мутантов, сочетающих доминантые гены биосинтеза антоцианов в алейроне (C) или перикарпе (Vs) с рецессивными мутациями безантоциановости (vi1-vi6) позволит получить формы ржи с разным качественным и количественным составом флавоноидов в зерне.

Эта работа проводится на протяжении шести последних лет в сотрудничестве с НИИСХ Северо-Востока (Л.И. Кедрова, Е.И. Уткина, Н.В. Чугунова) и группой компаний Люмэкс (Е.Г. Долбиева, Я.М. Григорьев) с целью улучшения и дифференциации сорта Снежана по ранее предложенной схеме (Войлоков, 2007) в сочетании с разработкой неразрушающих методов анализа качества зерна. Получены и охарактеризованы по полевым и лабораторным показателям свыше 400 инбредных потомств от возвратных линейно-сортовых гибридов. Данные по биохимическим показателям используются для калибровки инфракрасного спектрометра ФТ-10. Создание калибровочных уравнений позволит впервые для ржи проводить оценку показателей качества на основе урожая с одного растения и использовать семена отобранных потомств для создания субпопуляций по ранее предложенной схеме.