Агропромышленные и биотехнологии

Сельское хозяйство — это ключевая отрасль мировой экономики, которая обеспечивает население едой. Россия богата землями, а это значит, что мы легко можем обеспечить себя продовольствием. Однако и проблем в сельском хозяйстве достаточно. С помощью новейших технологий исследователи находят ответы на множество насущных вопросов:

– Как вдохнуть жизнь в отработавшие и уставшие почвы?
– Как повысить урожайность любых ценных культур, а в самих культурах — содержание полезных и питательных веществ?
– Как защитить растения от болезней, вредителей, засухи и наводнений?
– Как сберечь урожай во время долгого зимнего хранения?
– Как выращивать продукцию на городских фермах?

Отвечая на вызовы, мы возлагаем большие надежды на новые технологии, в том числе для изучения процессов на клеточном и молекулярном уровне, беспилотный транспорт. Последние позволяют обрабатывать поля и собирать урожай автоматически, поливать растения выверенным количеством воды в зависимости от температуры, влажности и стадии роста растений, вносить оптимальное количество удобрений. Беспилотные летательные аппараты смогут удобрять почву и следить за полями. Умные информационные системы подскаж, какие культуры выгоднее выращивать в данном климате и почвах, а также подберут идеальное время посева и сбора урожая.

Продукция сельского хозяйства, прошедшая длинный путь промышленной обработки, попадает к нам на стол. Качество этой пищи — ключевой вопрос продовольственной безопасности. Поэтому необходимы простые диагностические системы и тесты, которые позволят быстро оценить качество продуктов питания. И это еще одно огромное поле для исследований и творчества. Например, участники конкурса могут исследовать параметры роста растений (скорость прохождения стадий, прирост массы, увеличение размера) и факторы, влияющие на него, а после предложить и в эксперименте опробовать условия, при которых томаты и огурцы максимально быстро растут и плодоносят дома, в помещении.

1. Адаптивная система контроля и изменения почвенных показателей в период роста растения
2. Разработка прототипа системы ИФА и ПЦР диагностики S-белка коронавируса SARS-CoV-2
3. Анализ генетического разнообразия азотфиксирующих микроорганизмов почв Краснодарского края и Федеральной территории «Сириус»
4. Исследование генетических взаимосвязей между сортами культурных растений на основе использования молекулярно-генетических методов на примере Хризантемы садовой
5. Upgrade кабачка: версия Pm-0
6. Разработка системы идентификации происхождения икры лососевых рыб на основе митохондриальной ДНК

Описание проектов
(проекты могут быть изменены и дополнены)
 

1. Адаптивная система контроля и изменения почвенных показателей в период роста растения

Руководитель проекта: Фурдецкий П.Т.

Аннотация: Датчики размещаются в почве рядом с растением и собирают данные по показаниям влажности, атмосферного давления, температуры и наличия элементов питания в почве, анализируют эти данные. На примере уже созданной модели для каждого растения производят корректировку в лучшую сторону — добавляя или убавляя тот или иной фактор, регулируют подачу элементов для оптимального роста растения.

Партнер проекта: АО «Объединенная химическая компания «Уралхим»

2. Разработка прототипа системы ИФА и ПЦР диагностики S-белка коронавируса SARS-CoV-2

Руководитель проекта: Иванов И.

Аннотация: Участники смены примут участие в разработке прототипа системы для качественного иммуноферментного определения S-белка коронавируса SARS-CoV-2 методом «сэндвич-ИФА» и ПЦР-системы для определения штамма SARS-CoV-2. Прототип системы ИФА сможет анализировать наработку антигена и антител, прототип ПЦР- системы сможет различать варианты вируса, результаты будут верифицированы секвенированием.

Партнер проекта: АО «Р-фарм»

3. Анализ генетического разнообразия азотфиксирующих микроорганизмов почв Краснодарского края и Федеральной территории «Сириус»

​Руководитель проекта: Смирнова Н.В.

Аннотация: Участники соберут образцы почвы в различных точках Федеральной территории «Сириус» и Краснодарского края. Будет проведен физико-химический анализ почвы, получены колонии азотфиксирующих микроорганизмов, а также других микроорганизмов, улучшающих плодородие почвы. Участники проведут микроскопический анализ культур, методом ПЦР и секвенирования установят видовую принадлежность, проанализируют консорциумы почвенных микроорганизмов.

Партнер проекта: Институт химической биологии и фундаментальной медицины Сибирского отделения РАН

4. Исследование генетических взаимосвязей между сортами культурных растений на основе использования молекулярно-генетических методов на примере Хризантемы садовой

​Руководители проекта: Зыкова В.К., Кривошеев Д.М.

Аннотация: Проект направлен на выявление биологических особенностей сортов хризантемы при выращивании их в разных условиях регионов РФ. Это позволит подбирать наиболее адаптированные и создавать новые сорта хризантем для регионов, в результате культивирование растений будет соответствовать пункту 20Г Стратегии научно-технологического развития Российской Федерации. 

В рамках проекта предполагается изучение ряда фенотипических и молекулярно-генетических параметров 23 сортов хризантемы садовой отечественной и зарубежной селекции, в том числе и из новейшей группы мультифлора, а также двух видов рода Chrysanthemum. Будет проведено фенотипирование, выполнены исследования структурных особенностей вегетативных органов, оценено качество пыльцы, определены параметры водного режима. Для молекулярно-генетического определения степени родства сортов будут выделены образцы ДНК, осуществлен подбор фланкирующих последовательностей, проведена ПЦР, детектированы продукты амплификации, построено филогенетическое дерево.

Партнеры проекта: ГБУ РК «Ордена трудового красного знамени Никитский ботанический сад – Национальный научный центр», ООО «Генотек»

5. Upgrade кабачка: версия Pm-0

​Руководитель проекта: Беренсен Ф.А.

Аннотация: Мучнистая роса является одним из самых распространенных грибных заболеваний у растений Cucurbita pepo L. (кабачок, патиссон, тыква) в мире и на территории РФ. Одним из важнейших инструментов борьбы с мучнистой росой является генетическая устойчивость, т.к. применение фунгицидов затратно и может со временем приводить к снижению их эффективности против возбудителей заболевания.

Коллекция тыквы и кабачка, поддерживаемая в ВИР, состоит из более 2600 образцов из различных стран и занимает первое место по численности образцов среди генбанков мира.

Участники проведут отбор растительного материала из образцов коллекции ВИР и современной коммерческой селекции, а также освоят различные методы выделения ДНК из индивидуальных растений и bulk-проб. В дальнейшем будут применены методы ПЦР диагностики на наличие молекулярных маркеров гена устойчивости к мучнистой росе с визуализацией результатов и анализом полученных данных. В итоге будут найдены источники устойчивости к мучнистой росе среди исследуемого материала.

Партнер проекта: Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Федеральный исследовательский центр Всероссийский институт генетических ресурсов растений имени Н.И.Вавилова»

6. Разработка системы идентификации происхождения икры лососевых рыб на основе митохондриальной ДНК

​Руководитель проекта: Трифонов В.А.

Аннотация: На данный момент систем для идентификации видов на основе анализа маркеров ДНК икры лососевых в России не представлено, в отличие от хорошо разработанной системы идентификации происхождения икры осетровых. В рамках данного проекта предстоит идентифицировать происхождение красной икры, купленной в различных магазинах, для того необходимо: 

1. Оптимизировать протокол выделения ДНК из икры лососевых 
2. Разработать и проверить систему праймеров, с помощью которых будет выполняться увеличения числа копии целевых ДНК, необходимых для проведения дальнейшего анализа 
3. Провести определение последовательности ДНК при помощи метода секвенирования по Сэнгеру 
4. Провести биоинформатический анализ полученных последовательностей, провести поиск в базах данных и определить видовую принадлежность

Партнеры проекта: Федеральное государственное бюджетное учреждение науки «Институт молекулярной и клеточной биологии Сибирского отделения РАН», Новосибирский национальный исследовательский государственный университет