ОТДЕЛ БИОТЕХНОЛОГИИ

Маляровская Валентина
Ивановна

зав.отделом, в.н.с., к.б.н.
Контакты
e-mail: malyarovskaya@yandex.ru
телефон: 8-918-409-48-66

Гвасалия Майя
Валериановна

с.н.с., к.б.н
Контакты
e-mail: m.v.gvasaliya@mail.ru
телефон: 8-918-106-00-71

Лаборатория молекулярной и клеточной селекции

Начало исследований в области биотехнологии в институте относятся к середине 70-х годов прошлого столетия. В 1976 году под руководством директора НИИ горного садоводства и цветоводства д.с-х.н. Воронцова В.В. была организована лаборатория вирусологии, первым руководителем которой стал к.б.н. Козицкий Ю.Н. Спустя год, в 1977 году прошла очередная реорганизация и лабораторию вирусологии переименовали в лабораторию культуры тканей и вирусологии. В этот период под руководством к.б.н. Козицкого Ю.Н. научными сотрудниками к.б.н Борукаевой М.Р., Смирновой Н.С. разрабатывались методы диагностики вирусных болезней и оздоровления от вирусов посадочного материала ремонтантной гвоздики, фрезии и других цветочных культур. Эти разработки активно внедрялись в производство на базе совхоза «Оранжерейный комплекс» п. Горки-10, Московской области.

В 1979 году на должность заведующей лабораторией культуры тканей и вирусологии была назначена к.б.н. Выхристова Г.И. (руководила лабораторией до 1986 года). Под её руководством сотрудниками лаборатории Петруниной Ф.Г., Глоба-Михайленко И.Д., Даммер И.Ф. разрабатываются способы клонального микроразмножения таких цветочных культур, как ремонтатная гвоздика, фрезия, гербера, нарциссы, гиацинты, имеющие большое значение как для селекционных программ, так и для промышленного цветоводства. Наряду с этим для микроразмножения ценных гибридов луковичных культур применяется и метод культуры зародышей. Выхристовой Г.И. были изучены факторы, контролирующие рост и развитие in vitro. зародышей луковичных цветочных культур, нарциссов и тюльпанов. Вирусологами лаборатории с.н.с. Стародубцевой Т.И., с.н.с. Гутиевым О.Г., н.с. Копыловым С.С. в 80-е годы проводилось изучение и идентификация вирусных болезней фрезии, тюльпанов, гвоздики и других цветочных культур в условиях влажных субтропиков России.
     В 1986 году на базе лаборатории культуры тканей и вирусологии был организован отдел биотехнологии, который возглавила к.б.н. Скипина К.П. (руководила отделом до 1992 года). В этот период отдел существенно пополнился молодыми специалистами способными решать задачи на более высоком уровне, более расширенная стала и программа исследований. В этот период было открыто еще два перспективных направления исследований: разработка методов клонального микроразмножения субтропических и южный плодовых (цитрусовые, персик, хурма, фейхоа, актинидия деликатесная) культур и получение новых форм цветочных культур (гвоздики, фрезии, герберы) с использованием методов клеточной селекции (способами андрогенеза и гиногенеза). Решением поставленных задач занимались: к.б.н. Выхристова Г.И. к.с-х.н. Гутиева Н.М., научные сотрудники Гутиев О.Г., Стародубцева Т.И., Копылов С.С., Смирнова Н., Глоба-Михайленко И.Д., Маляровская В.И., Тутберидзе Ц.В., Даммер И.Ф., Суламов Э.И, Глазырина С., Петрунина Ф.Г., Рыжкова Л.В., Осипенко Г.В., Арутюнова Е.С., Коблева М.Ю. и др.
     В этот период сотрудниками отдела выполнялись масштабные Международные программы со странами СЭВ (ГДР, Болгария, Польша). В рамках этих программ осуществлялись встречи специалистов по обмену опытом производства оздоровленного посадочного материала промышленных цветочных культур (гвоздика, гербера, хризантема). Также на высоком современном уровне велась совместная исследовательская работа с ведущими высшими учебными заведениями и научными учреждениями страны (МГУ, ИФР). Так, благодаря совместной работе с кафедрой вирусологии МГУ, сотрудниками отдела биотехнологии были освоены методы получения чистых препаратов ряда вирусов цветочных культур, современные методы иммуноферментной диагностики и получение чистых препаратов диагностических антисывороток. Разработанные способы получения оздоровленного посадочного материала позволили размножить и внедрить в производство тысячи растений гвоздики, герберы и др. культур.
С 1993 по 2004 г.г. заведывание отделом биотехнологии берет на себя к.с.-х.н. Тибилов А.А. В этот период были продолжены исследования по изучению регенерационных способностей различных цветочно-декоративных, субтропических и южных плодовых культур в условиях in vitro, получение новых форм цветочных культур методами гаплоидии.
     В 2010 году прошла очередная реорганизация, и группа биотехнологов отдела селекции вошла в состав новой лаборатории биотехнологии, физиологии и биохимии растений на тот период возглавляла лабораторию д.б.н. Белоус О.Г., с 2011 года заведующей лабораторией назначена к.б.н. Маляровская В.И. (руководила лабораторией по 2018 год, с 2019 отделом биотехнологии).
     С созданием лаборатории биотехнологии физиологии и биохимии растений в институте начался новый этап развития биотехнологических исследований. Обновилась материально-техническая база, вырос кадровый потенциал специалистов способных решать поставленные задачи. Вопросами разработки, совершенствования биотехнологических методов в субтропическом растениеводстве и сохранении биоразнообразия исчезающих эндемичных видов растений Западного Кавказа занимались в.н.с. к.б.н. Маляровская В.И., в.н.с. к.с-х.н., Коломиец Т.М., с.н.с. к.б.н. Самарина Л.С., н.с. к.б.н. Гвасалия М.В., м.н.с. Губаз С.Л., м.н.с. лаборанты-исследователи Зебелян Л.В. и Беренда Я.И.
В 2019 году после реорганизации вновь воссоздан отдел биотехнологии (зав. отделом в.н.с. к.б.н. Маляровская В.И.) в состав которого вошла лаборатория молекулярной и клеточной селекции (зав. лабораторией н.с. к.б.н. Рахмангулов Р.С.).
Создание лаборатории молекулярной и клеточной селекции позволит перевести селекционные исследования института на принципиально новый высокий уровень, сделав упор на углубление и усиление фундаментальных исследований в области селекции цветочно-декоративных, субтропических и южных плодовых культур. Данное направление соответствует мировому уровню исследований, а современные методы позволят ускорить селекционный процесс и получать новые сорта субтропических культур с качественно улучшенными свойствами.

Основные направления исследований

  • создание и длительное хранение в in vitro генобанке коллекций цветочно-декоративных, субтропических, южных плодовых культур, редких и исчезающих видов природной фло¬ры для использования в селекционных и производственных целях;
  • изучение особенностей депонирования in vitro субтропических, южных плодовых и цве¬точно-декоративных культур, и редких исчезающих видов природной флоры;
  • разработка и совершенствование технологий клонального микроразмножения и регене¬рации растений из различных органов и тканей с целью использования в ускорении селек¬ционного процесса, производстве оздоровленного посадочного материала, восстановления численности редких и исчезающих видов природной флоры;
  • изучение закономерностей морфогенетических процессов в изолированной культуре ор¬ганов и тканей субтропических, южных плодовых и цветочно-декоративных культур;
  • разработка молекулярных маркеров, сцепленных с хозяйственно-ценными признаками для маркер-ассоциированной селекции с целью генотипирования и создания новых улуч¬шенных сортов субтропических, южных плодовых и цветочно-декоративных культур;
  • изучение генетического полиморфизма и разработка молекулярных маркеров для пас¬портизации коллекции генофонда института;
  • изучение цитофизиологических механизмов морфогенеза и цитодифференцировки in vitro в нормальных и стрессовых условиях с целью разработки систем управляемого мор¬фогенеза субтропических, плодовых и цветочно-декоративных культур.

Направление исследований лаборатории молекулярной и клеточной селекции:

  •  поиск генетических маркеров для выявления доноров хозяйственно-ценных признаков в коллекциях цветочно-декоративных, субтропических и южных плодовых культур;
  • изучить функции генов хозяйственно-ценных признаков в коллекциях цветочно-декоративных, субтропических и южных плодовых культур;
  • картирование генов хозяйственно-ценных признаков цветочно-декоративных, субтропических и южных плодовых культур;
  •  паспортизация генетических ресурсов цветочно-декоративных, субтропических и южных плодовых культур;
  • анализ биоразнообразия и генетической пластичности эндемичных и редких видов флоры Западного Кавказа.

Основные достижения с 2010 года

Разработаны теоретические основы моделирования селекционных процессов с целью создания современных сортов тюльпанов по заданным признакам с использованием культуры in vitro. Совместно с ВНИИ сельскохозяйственной биотехнологии (г. Москва) проведены исследования по созданию искусственного генетического локуса для получения устойчивых к грибным заболеваниям трансгенных растений Gerbera jamesonii.

Разработаны протоколы введения в культуру in vitro, микроразмножения, депонирования и адаптации к нестерильным условиям (ex vitro) субтропических культур (чая, цитрусовых, Hydrangea macrophylla, Camellia japonica) и редких, исчезающих, эндемичных видов растений Западного Кавказа.

  • Найдены эффективные ISSR и SSR- маркеры для исследований генетического разнообразия чая, цитрусовых культур (в том числе, хлоропластные маркеры), Hydrangea macrophylla и редких, исчезающих, эндемичных видов растений: Eryngium maritimum L., Galanthus woronowii Losinsk и Campanula sclerophylla Kolak., Pancratium maritimum L., и Lilium caucasicum Miscz. Ex Grossh.
  • Проведен анализ генетического разнообразия в коллекциях чая и цитрусовых культур, выявлены генетические дистанции и основные гаплотипы.

Защищены 2 кандидатские диссертации по теме «Оптимизация приемов микроразмножения и сохранения лимона in vitro» (Самарина Л.С., 2013г.). и «Спонтанные и индуцированные сорта и формы чая (Сamellia sinensis (L.) Kuntze) во влажных субтропиках России и Абхазии, перспективы их размножения и сохранения в культуре in vitro» (Гвасалия М.В., 2015 г.).


Научные достижения сотрудников лаборатории в области биотехнологии отмечены дипломами II и III степени на конкурсах разработок по приоритетным направлениям развития агропромышленного комплекса, научно-технического творчества молодежи (НТТМ) — 2009 г. и программы «Участник научно-инновационного конкурса» (У.М.Н.И.К.) — 2011, 2012 г. У.М.Н.И.К. на СТАРТ — 2014 г.
Разработки методов клонального микроразмножения цитрусовых и чая, и сохранения ценных генотипов в культуре in vitro были награждены золотой медалью на XIV-XV Российской агропромышленной выставке «Золотая осень» (авторы Самарина Л.С. и Гвасалия М.В.).
При поддержке фонда Erasmus Mundus в 2015 году сотрудники прошли 6-месячную стажировку в лаборатории биотехнологии и физиологии университета Хоэнхайм (г. Штудгарт, Германия). Принимали участие в 1-м международном конгрессе по чаю, кофе и какао «CoCoTea Asia2018», проходившем в Китае (провинция Аньхой, г. Хэфэй).

Методические материалы и разработки с 2010 года

  • Способ получения микролуковиц тюльпанов из изолированных зародышей в условиях in vitro (патент № 2123256).
  • Способ получения полноценных растений-регенерантов тюльпанов культивированием семяпочек in vitro (патент №2273987) методики по клональному микроразмножению двух диких видов природной флоры – панкрация морского – (Pancratium maritimum L. и шафрана прекрасного Crocus speciosus Bieb.).
  • Разработан способ культивирования лимона in vitro.
  • Методика длительного сохранения in vitro промышленных видов и перспективных сортов рода Citrus.
  • Методика культивирования in vitro растений чая (Camellia sinensis (L.) Kuntze) для сохранения и использования геноресурсов в практической селекции.
  • Методика клонального микроразмножения и сохранения видов природной флоры и красивоцветущих кустарников в условиях in vitro.

Перечень наиболее важных проектов

При поддержке фондов РФФИ, РНФ и КНФ выполнялись и выполняются в настоящее время проекты:


Проект РФФИ 13-04-96275 р_юг_а Разработка биотехнологических приёмов cохранения эндемичных и исчезающих видов растений Западного Кавказа (2013-2015). Руководитель: Маляровская В.И.

     Разработаны приемы стерилизации и введения в культуру in vitro исчезающих видов растений Кавказской флоры: Campanula sclerophylla Kolak., Lilium caucasicum Miscz. ex Grossh., Daphne woronowii Kolak., Pancratium maritimum L. Изучено влияние различных фитогормонов, их сочетаний и концентраций на процессы регенерации, роста и развития, размножения и укоренения растений. В результате клонального размножения в культуре ткани сохраняется более ста растений колокольчика твердолистного (Campanula sclerophylla Kolak), около 30 растений панкрация морского (Pancratium maritimum L.) и 150 образцов лилии кавказской (Lilium caucasicum Miscz. ex Grossh). Показано, что в условиях культуры in vitro, у растений-регенерантов лилии кавказской при культивировании на свету различной интенсивности и спектрального состава биометрические показатели (длина и ширина листа), а также количество микролуковичек были неодинаковы. Установлена специфичность действия двух основных областей ФАР – синей и красной на рост, и развитие растений и на содержание фотосинтетических пигментов.
В результате поиска эффективных ISSR маркеров для генетической паспортизации были отобраны среди них, обладающие высокой информативностью у данных видов. Так, на основании полученных экспериментальных данных о количестве амплифицированных фрагментов, а также о количестве фрагментов с высоким и низким уровнем (минорные фрагменты) амплификации, определены перспективные ISSR-маркеры для генотипирования редких и исчезающих видов: подснежника Воронова Galánthus wóronowii: UBC-813, UBC-818, ASSR-02, ASSR-15, ASSR-22, ASSR-29; панкрация морского Pancratium maritimum: UBC-813, ASSR-02, ASSR-15, ASSR-29; лилии Кавказской Lilium caucasicum: UBC-818, ASSR-02, ASSR-22, ASSR-29. Для отобранных маркеров были оптимизированы экспериментальные параметры ПЦР и электрофореза.


Проект РФФИ 14-38-50558 мол_нр Изучение биологических особенностей роста субтропических плодовых культур в условиях in vitro (2014). Руководитель: Самарина Л.С.


Проект РФФИ 15-38-50200 мол_нр Изучение особенностей микроразмножения и сохранения субтропических плодовых и декоративных культур в условиях in vitro (2015).
Руководитель: Маляровская В.И.


Проект РФФИ 16-44-230274 р_а «Разработка методологии ДНК — маркерного анализа геномного полиморфизма для эндемичных и исчезающих видов растений Западного Кавказа и оценка генетической стабильности сохраняемых in vitro коллекций» Руководитель: Маляровская В.И.


Проект РФФИ р_мол_а № 19-416-233033 «Поиск генов, влияющих на морозоустойчивость, в коллекции сортов чая Camellia sinensis (L.) Kuntze Краснодарского края» (2019-2020) Руководитель: Самарина Л.С.

Проект РНФ № 18-76-10001 «Исследование закономерностей и механизмов формирования устойчивости в расщепляющихся популяциях чая (Camellia sinensis (L.) Kuntze) в условиях индуцированного in vitro осмотического стресса для целевой селекции» (2018-2021). Руководитель: Самарина Л.С.


Проект Кубанского научного фондаМФИ — 20.1 «Анализ генетического разнообразия хурмы кавказской Diospyros lotus L. на Черноморском побережье Западного Кавказа» (2020-2021).
Руководитель: Рахмангулов Р.С.