Агробиология и генетика растений

Образовательная программа была ориентирована на ознакомление учащихся с современными проблемами, достижениями, методологией генетики и агробиотехнологии растений, возможностями применения знаний на практике, развитие творческих способностей учащихся.

Основная цель программы — сформировать у учащихся представление о возможности и необходимости вывести селекцию растений, как способ целенаправленного формирования у растений нужных адаптаций и признаков, на уровень требований и возможностей «постгеномной эры», что формулируется как «селекция следующего поколения — next generation breeding NGB». Основные вызовы, на которые предстоит ответить генетикам, — это необходимость создания высокопродуктивного и устойчивого сельскохозяйственного производства с минимальным экологическим риском.

Программа состояла из трех блоков.

Первый блок: теоретические занятия по молекулярной генетике и селекции растений (с элементами геномики), транскриптомике, метаболомике, биотехнологии растений (с элементами генной инженерии), экологии растений. Лекции по основным направлениям агробиотехнологии растений были прочитаны ведущими специалистами в этой области. По окончании лекций школьники написали тестирование.

Второй блок: практические занятия, направленные на освоение некоторых методов генетики и биотехнологии растений. Темами лабораторных занятий стали «Методы выделения ДНК», «ПЦР для анализа полиморфизмов ДНК», «Культуры клеток растений» и «Основы биоинформатики».

Третий блок: самостоятельная исследовательская работа участников образовательной программы.

Исследовательские проекты

1. Конструирование штамма Rhizobium leguminosarum, несущего плазмиду pOPS0379

О проекте: Бобово-ризобиальный симбиоз представляет собой сложно регулируемый процесс, который контролируется генами обоих партнеров. Значительный прогресс понимания молекулярно-клеточных механизмов бобово-ризобиального симбиоза был достигнут благодаря микроскопическим исследованиям, в том числе, с использованием световой и электронной микроскопии. Принципиально новые возможности открывает использование конфокальной микроскопии, что в свою очередь требует получение трансгенных организмов, несущих флуоресцентных меток.

Целью проекта было получение чистой культуры штамма Rhizobium leguminosarum (RCAM1026), несущего  плазмиду pOPS0379, методом конъюгации с E. coli. Плазмида pOPS0379 содержит ген устойчивости к канамицину и ген зеленого флуоресцентного белка (GFP) под промотором гена nif (нитрогеназа).

Презентация проекта

2. Сравнительный анализ биологически-активных соединений Nicotiana tabacum var Samsun

О проекте: Экстракты и соединения из растений табака, широко используются в фармакологии и для защиты растений. В этих растениях представлены соединения различной природы: флавоноиды, лигнаны, фенилпропаноиды, сескви- и дитерпены, алкалоиды и их производные. Многие из них проявляют биологическую активность включая цитотоксическую, противовирусную (как против вируса табачной мозаики растений, так и против вируса иммунодефицита человека), антибактериальную и фунгистатические активности. 

В тоже время новые подходы, позволяющие увеличивать синтез БАВ в растениях, являются актуальными для биотехнологии. По одной из гипотез plast-гены могут влиять на образование метаболитов растений. 

Целью работы стала оценка влияния plast-гена rol C на образование биологически активных соединений в растениях табака.

Презентация проекта

3. Изучение клТ-ДНК биоинформатическими методами

О проекте: Клеточная Т-ДНК — это последовательности, гомологичные Т-ДНК, фрагментам плазмид агробактерий, полученные растениями в результате горизонтального переноса генов. Растения, в геномах которых содержится клТ-ДНК, называют природно-трансгенными. С момента открытия клТ-ДНК и до недавнего времени (1983-2015) было известно всего 3 рода, внутри которых были найдены природно-трансгенные растения. Поиск и анализ трансгенов осуществляли с помощью классических методов генетики - различных видов ПЦР, блоттинга. Использование биоинформатических методов поиска и анализа, а также накопление информации о растительных геномах в базах данных привело к резкому расширению списка природно-трансгенных растений. При изучении клТ-ДНК обращают внимание на состав, структуру, копийность вставок, а также на сайт встраивания в растительном геноме. В совокупности эти данные позволяют прояснить историю появления и распространения клТ-ДНК в геномах растений, в некоторых случаях возможно использовать клТ-ДН как филогенетический маркер. 

В работе участники применили набор базовых биоинформатических методов для исследования трансгенов в геномах представителей двух родов, Silene и Arachis. Для анализа был выбран cus-like ген — ген кукумопин-синтазы, гомолог cus гена Т-ДНК.

Цель работы — изучение клТ-ДНК в геномах S.noctiflora и S.latifolia, а также некоторых видов рода Arachis биоинформатическими методами.

Презентация проекта

4. Генетический анализ эмбриональной летальности у пшенично-ржаных гибридов

О проекте: Цель проекта — провести генетический анализ фенотипа эмбриональная летальность.

Результаты:
1. Установить число генов ржи, участвующих в проявление фенотипа эмбриональная летальность. 
2. Генотипировать гибридные растения F2 (Л2хЛ7) ржи по аллелям гена эмбриональная летальность.
3. Выявить различия между автофертильными линиями ржи Л2 и Л7 по 4-м SSR маркерам (GRM902, GRM959, GRM130, GRM173). При обнаружении полиморфизма между линиями использовать маркер для анализа гибридов F2 (Л2хЛ7).

Презентация проекта

 К участию в конкурсном отборе на образовательную программу приглашаются школьники 9-10-11 классов (на момент подачи заявки), являющиеся учащимися государственных, муниципальных и негосударственных образовательных организаций, прошедшие конкурсный отбор.

Участники отбора ранжируются в зависимости от конкретной олимпиады (чем выше олимпиада в списке, тем более высокий приоритет она имеет) по результатам 9-11 классов. 

Порядок ранжирования

Для Регионального этапа ВсОШ, олимпиады «Ломоносов» и Всесибирской открытой олимпиады школьников учитываются результаты и за 2019-20, и за 2018-19 учебные годы (их результаты будут опубликованы до окончания срока подачи заявок), для остальных олимпиад из списка – только результаты 2018-19 учебного года.

В случае одинаковых достижений у 2 и более участников приоритет получают по следующим параметрам (в порядке убывания значимости):

- учащиеся, не являющиеся участниками мартовской программы по биологии;
- учащиеся из региона из которого меньше участников отбора, стоящих выше в итоговой таблице;
- учащиеся 10 класса (на момент подачи заявки);
- учащиеся 9 класса (на момент подачи заявки);
- учащиеся имеющие лучшее второе максимальное достижение.

Учащиеся, отказавшиеся от участия в образовательной программе, решением координационного совета программы могут быть заменены на следующих за ними по рейтингу школьников.

Список кандидатов на участие в образовательной программе будет опубликован на официальном сайте Образовательного центра «Сириус» не позднее 19 марта 2020 года.

Положение об образовательной программе
«Агробиология и генетика растений»
Образовательного центра «Сириус»

1. Общие положения

Настоящее Положение определяет порядок организации и проведения образовательной программы «Агробиология и генетика растений» Образовательного центра «Сириус» (далее – образовательная программа), ее методическое и финансовое обеспечение.

1.1.  Образовательная программа «Агробиология и генетика растений» проводится в Образовательном центре «Сириус» (Образовательный Фонд «Талант и Успех) с 30 апреля по 23 мая 2020 года.

1.2.  К участию в конкурсном отборе на образовательную программу приглашаются школьники 9-10-11 классов (на момент подачи заявки), являющиеся учащимися государственных, муниципальных и негосударственных образовательных организаций, прошедшие конкурсный отбор.

Также к участию в образовательной программе могут быть допущены учащиеся 8 классов (на момент подачи заявки), прошедшие отбор по программе 9 класса.

1.3. Общее количество участников образовательной программы: не более 60 человек.

1.4. К участию в образовательной программе могут быть допущены только граждане Российской Федерации.

1.5. Персональный состав участников образовательной программы утверждается Экспертным советом Образовательного Фонда «Талант и успех».

1.6. Научно-методическое и кадровое сопровождение образовательной программы осуществляют ФГБОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный университет», ФГБНУ ФИЦ Всероссийский институт генетических ресурсов растений им. Н.И. Вавилова и ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт цветоводства и субтропических культур», ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт сельскохозяйственной микробиологии», ФГБУ «Всероссийский научно-исследовательский институт защиты растений».

1.7. В связи с целостностью и содержательной логикой образовательной программы, интенсивным режимом занятий и объемом академической нагрузки, рассчитанной на весь период пребывания обучающихся в Образовательном центре «Сириус», не допускается участие школьников в отдельных мероприятиях или части образовательной программы: исключены заезды и выезды школьников вне сроков, установленных Экспертным советом Фонда.

1.8. В случае нарушений правил пребывания в Образовательном центре «Сириус» или требований настоящего Положения решением Координационного совета участник образовательной программы может быть отчислен с образовательной программы.

1.9. В течение учебного года (с июля по июнь следующего календарного года) допускается участие школьников не более чем в двух образовательных программах по направлению «Наука» (по любым профилям, включая проектные образовательные программы), не идущих подряд.

2. Цели и задачи образовательной программы

2.1. Цели образовательной программы: выявление одаренных учащихся, заинтересованных в изучении молекулярной генетики и агробиотехнологии растений, их знакомство с современными проблемами, достижениями, методологией в данной области науки, возможностями применения знаний на практике, максимальное развитие их творческих способностей, повышение общекультурного и образовательного уровней участников образовательной программы.

2.2. Задачи образовательной программы:
- развитие способностей учащихся в области молекулярной биологии и генетики;
- расширение кругозора учащихся;
- популяризация генетики и агробиотехнологии растений;
- формирование у участников образовательной программы навыков проектной и учебно-исследовательской деятельности;
- расширение знаний учащихся в области смежных с биологией наук;
- эстетическое воспитание и развитие творческих способностей участников образовательной программы.

3. Порядок отбора участников образовательной программы

3.1. Отбор участников образовательной программы осуществляется Координационным советом, формируемым руководителем Образовательного Фонда «Талант и успех», на основании требований, изложенных в настоящем Положении, а также общих критериев отбора в Образовательный центр «Сириус»

3.2. Для участия в конкурсном отборе на образовательную программу необходимо пройти регистрацию на сайте Образовательного центра «Сириус». Регистрация будет доступна до 10 марта 2020 года.

3.3. Участники отбора ранжируются в зависимости от конкретной олимпиады (чем выше олимпиада в списке, тем более высокий приоритет она имеет) по результатам 9-11 классов. 

Порядок ранжирования

Для Регионального этапа ВсОШ, олимпиады «Ломоносов» и Всесибирской открытой олимпиады школьников учитываются результаты и за 2019-20, и за 2018-19 учебные годы (их результаты будут опубликованы до окончания срока подачи заявок), для остальных олимпиад из списка – только результаты 2018-19 учебного года.

Сведения для оценки академических достижений формируются автоматически на основании данных из Государственного информационного ресурса о детях, проявивших выдающиеся способности.
Прикладывать к заявке подтверждающие документы не требуется.

3.4. В случае наличия нескольких достижений из перечисленного списка, учитывается достижение, которое имеет наиболее высокий приоритет согласно таблице выше.

3.5. В случае одинаковых достижений у 2 и более участников приоритет получают по следующим параметрам (в порядке убывания значимости):
- учащиеся, не являющиеся участниками мартовской программы по биологии
- учащиеся из региона из которого меньше участников отбора, стоящих выше в итоговой таблице.
- учащиеся 10 класса (на момент подачи заявки)
- учащиеся 9 класса (на момент подачи заявки)
- учащиеся имеющие лучшее второе максимальное достижение

3.6. Учащиеся, отказавшиеся от участия в образовательной программе, решением координационного совета программы могут быть заменены на следующих за ними по рейтингу школьников.

3.7. Список кандидатов на участие в образовательной программе будет опубликован на официальном сайте Образовательного центра «Сириус» не позднее 19 марта 2020 года.

4. Аннотация образовательной программы

Образовательная программа ориентирована на ознакомление учащихся с современными проблемами, достижениями, методологией генетики и агробиотехнологии растений, возможностями применения знаний на практике, развитие творческих способностей учащихся.

Основная цель программы – сформировать у учащихся представление о возможности и необходимости вывести селекцию растений, как способ целенаправленного формирования у растений нужных адаптаций и признаков, на уровень требований и возможностей «постгеномной эры», что формулируется как «селекция следующего поколения – next generation breeding NGB». Основные вызовы, на которые предстоит ответить генетикам – это необходимость создания высокопродуктивного и устойчивого сельскохозяйственного производства с минимальным экологическим риском.

Программа будет состоять из трех блоков.

Первый блок: теоретические занятия по молекулярной генетике и селекции растений (с элементами геномики), транскриптомике, метаболомике, биотехнологии растений (с элементами генной инженерии), экологии растений.
Изучаемые темы предполагают наличие у участников образовательной программы глубоких знаний школьных курсов биологии и химии.

Второй блок: практические занятия, направленные на освоение некоторых методов генетики и биотехнологии растений.

Третий блок: самостоятельная исследовательская работа участников образовательной программы.

Участники образовательной программы будут разделены на учебные группы с учетом их возраста и уровня подготовки.
Обучение участников образовательной программы будет проходить в рамках трех учебных циклов по 5-6 дней. Объем учебных занятий в каждом цикле: 30 аудиторных часов.

5. Финансирование образовательной программы

Оплата проезда, пребывания и питания школьников – участников образовательной программы осуществляется за счет средств Образовательного Фонда «Талант и успех».