Лаборатория «Биотехнологии и генетической инженерии растений» создана на базе кафедры ботаники, физиологии растений и биотехнологий Таврической академии (структурного подразделения) КФУ им. В.И. Вернадского. Создание лаборатории реализуется в рамках Программы развития Крымского федерального университета, а также в соответствии с Приоритетами Республики Крым, обозначенные в Федеральной целевой программе Республики Крым на 2015-2020 годы.
Биотехнология растений имеет несомненное преимущество при создании качественного растительного сырья, обладающего высокой урожайностью, устойчивостью к воздействию стрессовых факторов среды. В этой связи использование клеточных технологий in vitro в комплексе с методами трансформации растительного генома открывают новые горизонты в направлениях фундаментальных и прикладных исследований.
 Биотехнологические приемы культивирования изолированных клеток, тканей и органов растений in vitro позволяют в условиях контролируемого эксперимента получать сомаклональные варианты, основой которых являются фенотипическая, генетическая и эпигенетическая типы изменчивости. Используя клеточную селекцию на основе сомаклональной вариабельности можно в относительно короткие сроки получать перспективные генотипы для выращивания на территории Республики Крым, или для включения в селекционный процесс при улучшении качества и адаптивного потенциала возделываемых сортов. Моделируя стрессовые условия под действием селективных факторов становится возможным конструировать новые, востребованные генотипы важных в хозяйственном отношении растений, отличающиеся набором ценных для производства признаков. Клональное размножение на основе культуры изолированных меристем не теряет своей актуальности при разработке технологий получения качественного посадочного материала, свободного от вирусной, грибной и бактериальной инфекции. Генетическая инженерия растений позволяет конструировать генотип с заранее заданными характеристиками, тем самым не только превосходя результаты традиционной селекции растений, но и позволяя получать нетрадиционные продукты на основе растительного сырья.
Основной целью работы по проекту является биотехнологическое обоснование использования клеточных и генетических технологий для размножения, сохранения и расширения генофонда растений на основе получения и использования клеточных культур и перспективных генотипов с заданными свойствами.
Основными задачами работы предусматривается:
- подобрать условия для введения в изолированную культуру перспективных для выращивания на территории Республики Крым растительных объектов;
- исследовать возможности использования растительных эксплантов различного происхождения для размножения растений на основе культуры in vitro;
- оптимизировать условия получений качественного посадочного материала растений на основе культуры in vitro;
- подобрать условия для индукции каллусогенеза и исследовать зависимость каллусообразования от типа экспланта, типа и концентрации экзогенных фитогормонов в питательной среде, а также физических факторов культивирования;
- получить пересадочные клеточные культуры и исследовать их ростовые характеристики в зависимости от содержания экзогенных фитогормонов в питательных средах;
- исследовать влияние различных концентраций ионных и не ионных осмотиков на ростовые характеристики клеточных культур растений;
- определить особенности влияния ионов тяжелых металлов на ростовые характеристики клеточных культур растений;
- исследовать влияние гербицидов широкого спектра действия на ростовые характеристики клеточных культур растений;
- провести скрининг и селекцию клеточных линий устойчивых к стрессовым факторам среды;
- выделить морфогенные клеточные линии для получения сомаклональных вариантов на основе клеточной селекции;
- разработать биотехнологические схемы получения перспективных генотипов, с заданными свойствами;
- получить генетически трансформированные клеточные культуры растений, растения-регенеранты устойчивые к стрессовым факторам окружающей среды с набором хозяйственно ценных признаков;
- создать клеточные культуру растений, устойчивые к стрессовым воздействиям (засоление, засуха, заморозки, гербициды) как инновационный подход к развитию агропромышленного комплекса Республики Крым.
Возможное применение инновационных разработок в рамках реализации проекта:
- Разработка технологии получения посевного мицелия и плодовых тел грибов, имеющих пищевое значение (вешенка, шампиньоны, шиитаке и др.).
- Производство оздоровленного от вирусной, грибной и бактериальной инфекции посадочного материала перспективных сортов культур (сельскохозяйственные, лекарственные, эфиромасличные), возделываемых на территории Республики Крым.
- Производство пищевых добавок на основе использования клеточных культур растений, аккумулирующих биологически активные соединения (тритерпеновые гликозиды) и обогащенные микроэлементами (селен, магний, цинк).
Междисциплинарный подход в реализации научно-исследовательских проектов:
Реализация результатов научных исследований и достижение поставленных целей в учебном процессе возможна при использовании междисциплинарного подхода и выполнения совместных проектов с лабораториями «Оптической микроскопии», «Биотехнологии и генной инженерии микроорганизмов», «Молекулярной и клеточной биологии и генетической инженерии», «Биоинформатики», «Медицинской микробиологии для скрининга БАВ».
Совместные проекты с лабораторией «Оптической микроскопии» направленны на использование методов световой люминесцентной микроскопии для анализа длительно пассируемых линий каллусных клеток в процессе создания селекционных образцов хозяйственно ценных культур на основе клеточной селекции.
Совместные проекты с лабораториями «Биотехнологии и генной инженерии микроорганизмов» и «Медицинской микробиологии для скрининга БАВ» направлены на поиск биологически активных веществ растительного происхождения, полученных на основе культивируемых каллусных культур растений. Проводится скрининг клеточных колоний на антибактериальную активность для дальнейшего создания препаратов с антибиотической активностью на основе растительного сырья.
Совместно с лабораториями «Биоинформатики», «Молекулярной и клеточной биологии и генетической инженерии» проводятся исследования, направленные на повышение устойчивости сельскохозяйственных культур к неблагоприятным условиям окружающей среды, в том числе, к солевому, осмотическому, низкотемпературному стрессам, к действию ионов тяжёлых металлов. Для этого создается специализированная база данных, которая будет содержать аннотированную информацию о генах устойчивости. В первую очередь это касается гена пролиндегидрогеназы (ПДГ), а также генов, лимитирующих скорость ключевых этапов биосинтеза пролина. Собранная информация будет использована для создания экспериментальных систем на основе амплификации выбранных участков генома, а также использования антисмысловых последовательностей для повышения устойчивости растений.
Реализация междисциплинарного подхода в образовании:
|
