Лаборатория «Биотехнологии и генной инженерии растений» организует и проводит современными методами ...????....
Основными направлениями научных исследований лаборатории являются:
«Клональное микроразмножение и оздоровление посадочного материала растений»,
Сохранение генофонда редких и исчезающих видов растений флоры Крыма при помощи методов биотехнологии и биоинформатики.,
«Получение биологически активных веществ растительного происхождения на основе каллусных и суспензионных культур»,
«Клеточная селекция растений»,
«Культивирование изолированных протопластов и соматическая гибридизация» и
«Генетическая инженерия растений».
Менеджер лаборатории: Бугара Игорь Александрович – к.б.н., доцент кафедры ботаники и физиологии растений и биотехнологий ТА ФГАОУ ВО «КФУ им. В.И. Вернадского»
Направление 1. Клональное микроразмножение и оздоровление посадочного материала растений.
Клональное микроразмножение как одно из направлений биотехнологии направлено на использование техники in vitro для быстрого получения неполовым путем растений, идентичных исходному. Клональное микроразмножение растений имеет рад преимуществ по сравнению с традиционными способами размножения: более высокий коэффициент размножения, который может достигать по расчетам 105 – 106 клонов в год, в то время, как обычным способом можно добиться коэффициента размножения от 5 – 100 в зависимости от вида растения; миниатюризация процесса, что позволяет проводить культивирование маточных и размножаемых растений на сравнительно небольшой площади; возможно сократить продолжительность селекционного периода за счет ускоренного перехода растений к репродуктивной фазе развития; параллельно с размножение можно проводить оздоровление растительного материала от вирусной, грибной и бактериальной инфекции; возможно проводить размножение и укоренение растений, которые трудно размножаемых обычными методами.
В зависимости от морфогенетических процессов, протекающих в культуре тканей, выделяют типы или методы клонального микроразмножения. В основе каждого из методов лежат специфические отличия получения растений: активация уже существующих у растения в условиях in vitro меристем или образование их de novo.
Первый тип клонального микроразмножения осуществляется путем прямого морфогенеза, в следствие активации существующих в интактном растении меристем (апекс стебля, пазушные и спящие почки). Полученные таким образом растения-регенераты генетически идентичны родительским формам.
Второй тип клонального микроразмножения связан с индукцией возникновения почек или эмбриоидов в первичном или пассируемом каллусе. Растения, полученные таким образом, могут отличаться генетически от исходных родительских форм, особенно это актуально при индукции морфогенеза в каллусах более поздних пассажей.
Процесс клонального микроразмножения включает четыре этапа: выделение и посадка эксплантов на питательную среду, собственно микроразмножение, укоренение микропобегов и адаптация растений-регенерантов к условиям in vivo.
В зависимости от выбранного типа клонального микроразмножения необходимо уделять особое внимание детальной проработке каждого этапа биотехнологического процесса, начиная от выбора исходного экспланта, подбора условий культивирования и гормонального состава питательных сред для индукции множественного побегообразования и укоренения, до последующей адаптации растений-регенерантов к обычным условиям выращивания.
Цель исследований: Оптимизировать отдельные этапы процесса клонального микроразмножения растений Крымской флоры для массового размножения и оздоровления посадочного материала.
Задачи:
- подобрать условия выделения и стерилизации эксплантов;
- оптимизировать условия проведения отдельных этапов клонального микроразмножения путем прямого морфогенеза;
- определить оптимальные условия проведения клонального микроразмножения путем индукции возникновения почек или эмбриоидов в первичном или пассируемом каллусе;
- провести количественные цитохимические исследования содержания ДНК в интерфазных ядрах клеток каллусных культур с целью определения уровня генетической гетерогенности;
- выполнить молекулярно-генетические исследования растений-регенерантов, полученных в первичных и пассируемых каллусных культурах;
- определить условия проведения химиотерапии и термотерапии для увеличения выхода оздоровленных растений в зависимости от генотипа и начального уровня инфицированности.
Используемые методики:
общепринятые в биотехнологии растений используемые для выделения и поверхностной стерилизации эксплантов, приготовления питательных сред, проведения этапа культивирования in vitro и адаптации растений к условиям in vivo; методы молекулярно-генетического анализа для идентификации генотипов растений-регенерантов; спектрофотометрические для проведения диагностики растений на наличие вирусной инфекции; статистические методы анализа для обработки результатов экспериментов.
Используемые приборы: Аквадистиллятор электрический ДЭ-25 М, pH-метр - иономер Анион-4101, лабораторные весы ВЛТЭ-310, автоклав вертикальный, инкубатор Heratherm IGS60 General Protocol, шкаф термостатирующий лабораторный CLIMACELL, камера для роста растений с освещением "KBW 720", настенный проточный бактерицидный рециркулятор воздуха UVR-M, ламинарный шкаф MSC Advantage с ВЕРТИКАЛЬНЫМ потоком, II класс микробиологической безопасности, аналитические весы GH-300, планшетный фотометр Multiskan FC Thermo Fisher Scientific, Вошер Wellwash Thermo Fisher Scientific, стереомикроскоп с трансфокатором Olympus CX23LED.
Ожидаемые результаты:
- оптимизация отдельных этапов клонального микроразмножения возделываемых растений (лекарственных, эфиромасличных, плодовых,
зернобобовых и технических культур), декоративных культур, редких, исчезающих и эндемичных растений флоры Крыма;
- отработка режимов проведения клонального микроразмножения на основе индукции прямого морфогенеза, в зависимости от генотипа исходных растений;
- оптимизация процесса клонального микроразмножения на основе индукции непрямого морфогенеза для получения растений с необходимыми генетическими признаками на основе результатов цитохимических и молекулярно-биологических исследований;
- оптимизация режимов проведения термотерапии, при использовании которых будет наибольший выход оздоровленных от вирусной инфекции растений;
- подбор оптимальных концентраций противовирусных препаратов для использования на разных этапах клонального микроразмножения для получения растений, свободных от вирусной инфекции;
- разработка биотехнологических схем клонального микроразмножения растений с детальной характеристикой отдельных этапов процесса для последующего внедрения в селекционный процесс при создании сортов на основе технологии безвирусного растениеводства;
- разработаны методические указания по проведению клонального микроразмножения и оздоровления растений на основе индукции прямого и непрямого морфогенеза.
В рамках этого направления исследований лаборатория предлагает следующие темы междисциплинарных выпускных квалификационных работ магистров и бакалавров: «Клональное микроразмножение и оздоровление растений флоры Крыма», «Индуцированный морфогенез в культуре вегетативных органов перспективных сортов и дикорастущих видов».
Тема 1. «Клональное микроразмножение и оздоровление растений флоры Крыма» (цикл магистерских и бакалврских работ)
Цель исследований: разработать схемы клонального микроразмножения и оздоровления перспективных сортов и дикорастущих видов на основе культуры изолированных меристем.
Исследования проводятся совместно с лабораториями «Молекулярной биологии и молекулярной генетики» и «Оптической микроскопии» .
Руководитель:
Бугара Игорь Александрович - к.б.н., доцент, доцент кафедры ботаники и физиологии растений и биотехнологий ТА ФГАОУ ВО «КФУ им. В.И. Вернадского»
Соруководители и участники: Назаров Владимир Викторович - к.б.н, ст. преп. кафедры ботаники и физиологии растений и биотехнологии ТА ФГАОУ ВО «КФУ им. В.И. Вернадского»; Омельченко Александр Владимирович - ст. преп. кафедры ботаники и физиологии растений и биотехнологии ТА ФГАОУ ВО «КФУ им. В.И. Вернадского»; Оберемок Владимир Владимирович - к.б.н., доцент кафедры биохимии ТА ФГАОУ ВО «КФУ им. В.И. Вернадского»; Николенко Вера Владимировна - к.б.н., доцент кафедры ботаники и физиологии растений и биотехнологии ТА ФГАОУ ВО «КФУ им. В.И. Вернадского».
Задачи:
- подобрать условия выделения и стерилизации эксплантов;
- определить минимальный размер экспланта, обеспечивающий наиболее высокую частоту приживаемости и регенерации растений;
- определить зависимость приживаемости эксплантов от сроков введения в культуру in vitro;
- оптимизировать условия проведения отдельных этапов клонального микроразмножения путем прямого морфогенеза;
- определить условия проведения химиотерапии и термотерапии для увеличения выхода оздоровленных растений в зависимости от генотипа и начального уровня инфицированности.
Используемые методики:
Общепринятые в биотехнологии растений используемые для выделения и поверхностной стерилизации эксплантов,
приготовления питательных сред, проведения этапа культивирования in vitro и адаптации растений к условиям in vivo; методы молекулярно-генетического анализа для идентификации генотипов растений-регенерантов; спектрофотометрические для проведения диагностики растений на наличие вирусной инфекции; статистические методы анализа для обработки результатов экспериментов.
Используемое оборудование:
Аквадистиллятор электрический ДЭ-25 М, pH-метр - иономер Анион-4101, лабораторные весы ВЛТЭ-310, автоклав вертикальный, инкубатор Heratherm IGS60 General Protocol, шкаф термостатирующий лабораторный CLIMACELL, камера для роста растений с освещением "KBW 720", настенный проточный бактерицидный рециркулятор воздуха UVR-M, ламинарный шкаф MSC Advantage с ВЕРТИКАЛЬНЫМ потоком, II класс микробиологической безопасности, аналитические весы GH-300, планшетный фотометр Multiskan FC Thermo Fisher Scientific, Вошер Wellwash Thermo Fisher Scientific, стереомикроскоп с трансфокатором Olympus CX23LED.
Ожидаемые результаты:
- оптимизация отдельных этапов клонального микроразмножения изучаемых сортов и видов;
- отработка режимов проведения клонального микроразмножения на основе индукции прямого морфогенеза, в зависимости от генотипа исходных растений;
- оптимизация режимов проведения термотерапии, при использовании которых будет наибольший выход оздоровленных от вирусной инфекции растений;
- подбор оптимальных концентраций противовирусных препаратов для использования на разных этапах клонального микроразмножения для получения растений, свободных от вирусной инфекции;
- разработка биотехнологических схем клонального микроразмножения изучаемых растений с детальной характеристикой отдельных этапов процесса для последующего внедрения технологии безвирусного растениеводства.
Тема 2. «Индуцированный морфогенез в культуре вегетативных органов перспективных сортов и дикорастущих видов» (цикл магистерских и бакалврских работ)
Цель исследований: разработать схемы клонального микроразмножения и получения качественного посадочного материала перспективных сортов и дикорастущих видов на основе индукции непрямого морфогенеза в культуре вегетативных органов.
Исследования проводятся совместно с лабораториями «Молекулярной биологии и молекулярной генетики», «Оптической микроскопии» и «Эмбриологии и репродуктивной биологии растений»
Руководитель:
Бугара Игорь Александрович - к.б.н., доцент кафедры ботаники и физиологии растений и биотехнологий ТА ФГАОУ ВО «КФУ им. В.И. Вернадского»
Соруководители и участники:
Назаров Владимир Викторович - к.б.н., старший преподаватель кафедры ботаники и физиологии растений и биотехнологии ТА ФГАОУ ВО «КФУ им. В.И. Вернадского», Омельченко Александр Владимирович - старший преподаватель кафедры ботаники и физиологии растений и биотехнологии ТА ФГАОУ ВО «КФУ им. В.И. Вернадского», Николенко Вера Владимировна - к.б.н., доцент кафедры ботаники и физиологии растений и биотехнологии ТА ФГАОУ ВО «КФУ им. В.И. Вернадского», Оберемок Владимир Владимирович - к.б.н., доцент кафедры биохимии ТА ФГАОУ ВО «КФУ им. В.И. Вернадского».
Задачи:
- подобрать условия выделения и стерилизации эксплантов;
- определить минимальный размер экспланта, обеспечивающий наиболее высокую частоту приживаемости и регенерации растений;
определить зависимость приживаемости эксплантов от сроков введения в культуру in vitro;
- оптимизировать условия проведения отдельных этапов клонального микроразмножения путем прямого морфогенеза;
- оптимизировать условия поручения растений-регенерантов в первичном и пассируемом каллусе;
- определить направленность морфогенетических реакций и пути образования растений-регенерантов (органогенез или соматический эмбриогенез).
Используемые методики:
Общепринятые в биотехнологии растений используемые для выделения и поверхностной стерилизации эксплантов, приготовления питательных сред, проведения этапа культивирования in vitro и адаптации растений к условиям in vivo; методы молекулярно-генетического анализа для идентификации генотипов растений-регенерантов; спектрофотометрические для проведения диагностики растений на наличие вирусной инфекции; статистические методы анализа для обработки результатов экспериментов.
Используемое оборудование: Аквадистиллятор электрический ДЭ-25 М, pH-метр - иономер Анион-4101, лабораторные весы ВЛТЭ-310, автоклав вертикальный, инкубатор Heratherm IGS60 General Protocol, шкаф термостатирующий лабораторный CLIMACELL, камера для роста растений с освещением "KBW 720", настенный проточный бактерицидный рециркулятор воздуха UVR-M, ламинарный шкаф MSC Advantage с ВЕРТИКАЛЬНЫМ потоком, II класс микробиологической безопасности, аналитические весы GH-300, стереомикроскоп с трансфокатором Olympus CX23LED.
Ожидаемые результаты:
- оптимизация отдельных этапов клонального микроразмножения изучаемых растений;
- отработка режимов проведения клонального микроразмножения на основе индукции непрямого морфогенеза, в зависимости от генотипа исходных растений;
- оптимизация условий получения растений-регенерантов в первичном и пассируемом каллусе в зависимости от генотипа донорных растений;
- разработка биотехнологических схем клонального микроразмножения изучаемых растений с детальной характеристикой отдельных этапов процесса получения растений-регенерантов.
Направление 2. Сохранение генофонда редких и исчезающих видов растений флоры Крыма при помощи методов биотехнологии и биоинформатики.
Интенсификация хозяйственной деятельности человека продолжает оказывать все возрастающее давление на природные экосистемы нашей планеты. Разрушаются эволюционно устоявщиеся консортивные связи в экосистемах, происходит резкое обеднение генофонда популяций многих видов растений, животных и микроорганизмов. Наиболее чувствительные к антропогенным изменениям виды становятся настолько редкими, что попадают в категорию редких и исчезающих, включаются в списки охраняемых видов, региональные и государственные Красные Книги. Особенно остро проблема сохранения генетических ресурсов стоит у растенний, среди которых уже потеряно более 75% генетического разнообразия (по данным Международного института генетических ресурсов растений). Поэтому в настоящее время в деле охраны растетельного генофонда необходимо не ограничиваться только пассивными мерами - внесением редких видов в охраняемые списки и выделением охраняных территорий. Настало время применения современных передовых методов и технологий на всех этапах сохранения генофонда растений - от выявления редких и особо ценных ценопопуляций до востановления уже изчеснувших из биогеценозов.
К таким методам в первую очердь следует отнести -
Задачи:
Ожидаемые результаты:
Цель исследований: ......
В рамках этого направления исследований лаборатория предлагает следующие темы магистерских междисциплинарных магистерских и бакалврских работ:«.......»
Тема 1. «Разработка методов микроклонального размножения орхидных флоры Крыма» (цикл магистерских и бакалврских работ)
Цель исследований: .......
Исследования проводятся совместно с лабораториями
«Эмбриологии и репродуктивной биологии растений»,
«Молекулярной биологии и молекулярной генетики»,
«Биотехнологии и генной ин-женерии микроорганизмов» и
«Оптической микроскопии»
Руководитель:
Назаров Владимир Викторович - к.б.н., старший преподаватель кафедры ботаники и физиологии растений и биотехнологии ТА ФГАОУ ВО «КФУ им. В.И. Вернадского»
Соруководители и участники:
Бугара Игорь Александрович - к.б.н., доцент кафедры ботаники и физиологии растений и биотехнологий ТА ФГАОУ ВО «КФУ им. В.И. Вернадского», Омельченко Александр Владимирович - старший преподаватель кафедры ботаники и физиологии растений и биотехнологии ТА ФГАОУ ВО «КФУ им. В.И. Вернадского», Николенко Вера Владимировна - к.б.н., доцент кафедры ботаники и физиологии растений и биотехнологии ТА ФГАОУ ВО «КФУ им. В.И. Вернадского», Оберемок Владимир Владимирович - к.б.н., доцент кафедры биохимии ТА ФГАОУ ВО «КФУ им. В.И. Вернадского».
|
