Агропромышленные и биотехнологии

1. Анализ видового разнообразия и молекулярно-генетических особенностей бактерий рода Azotobacter в почвах Краснодарского края
2. Анализ генов компактности бахчевых культур
3. Мониторинг изменений профиля метилирования ДНК винограда при введении в культуру in vitro с использованием секвенирования на нанопорах

Описание проектов

1. Анализ видового разнообразия и молекулярно-генетических особенностей бактерий рода Azotobacter в почвах Краснодарского края

Руководитель проекта: Смирнова Н.В.

Аннотация: Участники освоят технику описания почвенного профиля, отбора почвенных образцов и определения основных физико-химических свойств и механического состава почв. Отберут образцы почвы в различных точках Краснодарского края, а также других регионов (при возможности, привезут образцы из своего региона). Школьники освоют классические методы почвенной микробиологии (технику световой микроскопии и метод элективных сред - "чашечный" метод). Фрагменты почвы будут помещены в чашку Петри с безазотной питательной средой, на которой смогут вырасти только азотфиксирующие бактерии рода Azotobacter. В последующем будут получены чистые культуры азотфиксаторов, из которых будут выделены образцы ДНК. Планируется провести анализ видового состава бактерий (ПЦР и секвенирование), а также анализ генов фиксации азота. Будут построены филогенетические деревья по генам 28S рРНК и ферментов нитрогеназ. Практическая эффективность применения азотфиксирующих бактерий будет апробирована в условиях агролаборатории.

Партнеры проекта: Институт химической биологии и фундаментальной медицины и Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук

2. Анализ генов компактности бахчевых культур

Руководитель проекта: Стрыгина К.В.

Аннотация: Маркерная селекция позволяет существенно ускорить процесс создания новых сортов культурных растений, обладающих улучшенными свойствами по сравнению с исходным селекционным материалом. Бахчевые культуры, такие как тыква, дыня и арбуз, являются экономически значимыми и используются в качестве корма животных и пищи человека. Являясь тепло- и светолюбивыми растениями, бахчевые культивируются только в ряде регионов Российской Федерации. Расширение посевных площадей для возделывания бахчевых является актуальной задачей для России. С использованием современных методов молекулярной генетики и маркер-опосредованной селекции возможно ускоренное создание компактных форм бахчевых культур, способных расти в более северных широтах, в том числе и за полярным кругом.

Целью настоящего проекта является анализ генов, ответственных за формирование компактных форм растений, и генотипирование представителей уникальной коллекции бахчевых культур Всероссийского института генетических ресурсов растений имени Н.И. Вавилова (ВИР) для выявления наиболее актуальных маркеров, ассоциированных со свойством компактности. Результаты данной работы будут иметь важное прикладное значение в селекции уникальных форм растений, приспособленных к выращиванию на Крайнем севере.

Партнер проекта: Федеральный исследовательский центр «Всероссийский институт генетических ресурсов растений им. Н.И. Вавилова»

3. Мониторинг изменений профиля метилирования ДНК винограда при введении в культуру in vitro с использованием  секвенирования на нанопорах

Руководители проекта: Агаханов М.М., Потокина Е.К.

Аннотация: Президентом подписан закон о виноградарстве и виноделии в России, который начнет действовать с 1 июля 2020 года. В документе предусматривается поддержка научно-исследовательской, научно-технической, инновационной и образовательной деятельности в области виноградарства и виноделия. Основной задачей при развитии винодельческой отрасли является выращивание оздоровленного от вирусных болезней и различных патогенов посадочного материала. Оздоровленный посадочный материал  получают разными способами, в том числе, через культуру клеток (микроклональное размножение). Однако при введении в культуру in vitro не всегда получают тотипотентный материал, часто из-за изменений профиля метилирования геномной ДНК. 

Проект предлагает провести мониторинг профиля метилирования генома винограда Vitis rotundifolia Michaux до и после введения в культуру. Североамериканский вид Vitis rotundifolia считается практически иммунным к филлоксере — главной угрозе виноградников Нового Света; грибные болезни также не причиняют ему серьезных повреждений. Этот вид является ценным источником генов устойчивости для селекции сортов культурного винограда. Однако, эта лоза очень трудно вводится в культуру in vitro и плохо окореняется при размножении черенками. Коллекционные образцы V.rotundifolia содержатся в живом виде на Крымской опытно-селекционной станции ВИР под кураторством известного ампелографа В.А. Носульчака, который лично привлек этот материал в коллекцию ВИР, что позволяет не сомневаться в его аутентичности.

В ходе проекта планируется использовать технологии секвенирования Oxford Nanopore Technologies (ONT), которые позволяют не только прочитать последовательности ДНК всего генома любого живого организма за несколько суток, но и выявить изменения в метилировании отдельных участков генома.  Проект даст представление участникам о современных возможностях геномного анализа, методах оздоровления и сохранения материала в культуре in vitro, современных методах секвенирования генома и биоинформатической обработки данных.

Партнер проекта: Федеральный исследовательский центр «Всероссийский институт генетических ресурсов растений им. Н.И. Вавилова»