Лаборатория клеточной инженерии растений
|
Заведующий лабораторией: к.б.н. Халилуев Марат Рушанович
тел. (499) 977 31 41; e-mail: marat131084@rambler.ru |
Сотрудники:
Долгих Юлия Ивановна, г.н.с., д.б.н.Овчиникова Вера Николаевна, в.н.с., к.б.н.
Куренина Людмила Владимировна, в.н.с., к.б.н.
Варламова Наталия Валентиновна, с.н.с.
Гулевич Александр Анатольевич, с.н.с.
Александров Олег Сергеевич, с.н.с., к.б.н.
Ефремова Лариса Николаевна, м.н.с.
Чебатарева Ирина Борисовна, лаборант
Основные научные направления:
- 1. Разработка биотехнологий получения in vitro новых форм растений с измененными свойствами с помощью современных методов генетической инженерии.
- 2. Поиск и изучение функций генов, участвующих в формировании различных хозяйственно ценных признаков.
- 3. Создание современного инструментария для генетической инженерии растений.
Основные научные достижения
Для агробактериальной трансформации растений создан экспрессионный вектор на основе pBI. Ген Fe-SOD1 в экспрессионной кассете находится под контролем CaMV 35S промотора и NOS терминатора. Получены трансгенные растения томата Solanum lycopersicum сортов Белый налив и Взрыв и табака Nicotiana tabacum сорта Самсун, экспрессирующие ген Fe-SOD1, кодирующий Fe-зависимую супероксиддисмутазу из Arabidopsis thaliana с сигнальной последовательностью гена rbsc гороха (Pisum sativum) для локализации продукта в хлоропластах. Установлено, что экспрессия гена Fe-SOD1 приводит к увеличению активности супероксиддисмутазы в листьях трансгенных растений томата и табака. Показано, что экспрессия гена Fe-SOD1 изменяет митотическую активность клеток меристемы корня у трансгенных растений томата и табака. Продемонстрировано, что экспрессия гена Fe-SOD1 при таргетинге продукта в хлоропласт вызывает изменения ультраструктурной организации пластид и митохондрий в клетках фотосинтезирующих тканей трансгенных растений. Экспрессия гена Fe-SOD1 приводит к повышению устойчивости растений томата к солевому стрессу и ультрафиолетовому облучению. Разработан метод контроля дыхания и фотосинтеза в культуре in vitro для экспресс-оценки биотехнологически модифицированных растений.
Эффективные системы регенерации in vitro с использованием клеточных и тканевых культур являются предпосылкой для биотехнологических программ по сохранению, размножению и улучшению свойств растений. Технология предусматривает определение оптимальных условий для эффективной регенерации в культуре тканей и генетической трансформации районированных сортов важнейших сельскохозяйственных культур и видов лекарственных растений, а также последующую оценку на наличие целевых генов и фенотипический анализ полученных трансгенных растений. Основными объектами разработок являются табак (модельный объект), кукуруза, зверобой, скорцонера. Кроме того, лаборатория располагает технологиями клонального микроразмножения более 30 видов сельскохозяйственных, лекарственных и декоративных растений. Разработан метод эффективного соматического органогенеза кукурузы с использованием мезокотилей как нового вида эксплантов, показана их восприимчивость к агробактериальной трансформации. Кроме того, разработаны методы клонального микроразмножения и соматического органогенеза таких культур лекарственного назначения, как скорцонера, зверобой.
Ранее лабораторией стрессоустойчивости растений ВНИИСБ в сорном растении Stellaria media были идентифицированы гены, кодирующие гевеин-подобные антимикробные пептиды. Было обнаружено, что идентифицированные гены демонстрируют высокий уровень экспрессии, сопоставимый с уровнем экспрессии гена β-актина. К тому же, экспрессия гена pro-SmAMP1 носила индуцибельный характер в ответ на действие фитопатогенов, что вызвало интерес к изучению активности промоторной области данного гена. Нами была установлена нуклеотидная последовательность длиной 1257 пар оснований, расположенная слева от ATG кодона. Биоинформационный анализ показал наличие внутри идентифицированной области регуляторных мотивов, характерных для сильных промоторов. На основе выявленной последовательности созданы вектора для анализа активности 5′-делеционных вариантов изучаемого промотора. Каждый из 5′-делеционных-фрагментов был слит с репортерным геном gus в плазмиде pCAMBIA 1381Z. Полученные генетические конструкции были использованы для трансформации растений арабидопсиса и табака. Ведется работа по анализу активности промотора pro-SmAMP1 по активности сшитого с ним репортерного гена gus в трансгенных растениях.
Избранные публикации:
1. Высоцкий Д.А. Структурно-функциональный анализ нового растительного промотора pro-SmAMP1 из Stellaria media / Д.А. Высоцкий, С.Р. Стрельникова, Л.Н. Ефремова, Е.М. Ветчинкина, А.В. Бабаков, Р.А. Комахин // Физиология растений. – 2016. – № 63 (5). – С. 705-715.2. Komakhin R.A. Novel strong promoter of antimicrobial peptides gene pro-SmAMP2 from chickweed (Stellaria media) / R.A. Komakhin, D.A. Vysotskii, V. D. Voblikova, V. V. Komakhina, S.R. Strelnikova, E.M. Vetchinkina, A.V. Babakov // BMC Biotechnology. – 2016. – 16:43. doi:10.1186/s12896-016-0273-x.
3. Ветчинкина Е.М. Экспрессия растительного гена антимикробных пептидов pro-SmAMP2 повышает устойчивость трансгенных растений картофеля к возбудителям альтернариоза и фузариоза / Е.М. Ветчинкина, В.В. Комахина, Д.А. Высоцкий, Д.В. Зайцев, А.Н. Смирнов, А.В. Бабаков, Р.А. Комахин // Генетика. – 2016. – № 52 (9). – С. 1055-1068.
4. Овчинникова В.Н. Масс-спектрометрия с лазерной десорбцией/ионизацией для сравнительной оценки содержания гиперицина, псевдогиперицина и гиперфорина в культурном и дикорастущем Hypericum perforatum in vivo и in vinro / В.Н. Овчинникова, И.С.Гончарова, П.Н.Харченко, Т.Г.Леонова, А.К.Буряк // Химия растительного сырья. – 2016. – №3. – С. 35-40.
5. Баранова Е.Н., Куренина Л.В., Смирнов А.Н., Белошапкина О.О., Гулевич А.А. Экспрессия гена FeSOD у томата способствует формированию реакции сверхчувствительности при инфицировании Phytophthora infestans //Доклады РАСХН. - 2016. – №6. – С. 16-22 .
6. Агафодорова М.Н. Получение трансгенных растений люцерны хмелевидной с геном дефензина гороха / М.Н. Агафодорова, И.А. Клименко, Л.Ф. Соложенцева, Е.Н. Баранова, А.О. Шамустакимова, А.А. Гулевич //Доклады РАСХН. - 2016. – №6. – С. 12-15.
7. Гулевич А.А. Индукция окислительного стресса, вызываемого конститутивной экспрессией гена Fe-зависимой супероксиддисмутазы у томата, способствует формированию устойчивости к холоду / А.А. Гулевич, Е.Н. Баранова, Н.В. Лаврова // Доклады ТСХА. – 2016. – № 288(II). – С. 395-398.
8. Широких И.Г. Трансформанты табака с геном FE-СОД1 как модель для изучения формирования алюмоустойчивости / И.Г. Широких, С.Ю. Огородникова, Е.Н Баранова., Я.И. Назарова, А.А. Гулевич // Агрохимия. 2015. № 2. С. 79-85.
9. Широких И.Г. Влияние встройки Fe-СОД гена на рост, перекисный гомеостаз и состояние пигментного комплекса трансгенных растений картофеля / И.Г. Широких, А.В. Бакулина, С.Ю. Огородникова, Е.Н. Баранова, И.А. Лундовских, А.А. Гулевич // Агрохимия. 2014. № 8. С. 72-78. РИНЦ 2012 - 0,325
10. Данилова С.А., Ралдугина Г.Н., Кунакова Е.А., Гулевич А.А., Баранова Е.Н. Получение и анализ хлоропластных трансформантов растений табака Nicotiana tabacum L. с маркерной кассетой экспрессии гена aadA AU, изменяющего окраску листа / С.А. Данилова, Г.Н. Ралдугина, Е.А. Кунакова, А.А. Гулевич, Баранова Е.Н.// Доклады РАСХН. 2014. № 5. С. 16-21. РИНЦ 2012 -0,306
11. Kalle E. External and semi-internal controls for PCR amplification of homologous sequences in mixed templates / E.Kalle, A.Gulevich, C.Rensing // Journal of microbiological methods. – 2013. – Т. 95. – №. 2. – С. 285-294. Impact Factor 2013: 2.096
12. Овчиникова В.Н. Культивирование культурного (сорт Солнечный) и дикорастущего Hipericum perforatum in vitro. От растения к препарату: традиции и современность / В.Н.Овчиникова, Т.Г. Леонова, Н.В. Варламова, П.Н. Харченко // Вопросы биологической, медицинской и фармацевтической химии. 2014. №4. С.59-60.
13. Vysotskii D.A. ABF transcription factors of Thellungiella salsuginea: structure, expression profiles and interaction with 14-3-3 regulatory proteins / D.A. Vysotskii, I.J. de Vries-van Leeuwen, E. Souer, A.V. Babakov and A.H. de Boer. // Plant signaling and behavior. 2013. V.8 (1): e22672, Р. 64-70
14. Баранова Е.Н. Интенсивность темнового дыхания трансгенных растений томата, экспрессирующих ген FeSOD1, в условиях хлоридного и сульфатного засоления / Е.Н. Баранова, Э.Н. Аканов, А.А. Гулевич, Л.В. Куренина, С.А. Данилова, М.Р. Халилуев // Доклады Российской академии сельскохозяйственных наук. 2013. №6. С.13-16.
15. Кононенко Н.В. Влияние NaCl и Na2SO4 на показатели клеточного цикла в корневой меристеме трансгенных растений томата / Н.В.Кононенко, Е.Н.Баранова, А.А.Гулевич, Е.К.Серенко, Н.В.Куренина, Н.В.Лаврова, М.А.Трахолисова // Известия ТСХА. 2013. №6. С.49-56.
16. Vysotskii D.A.. Sequence analysis and expression profiling of 14-3-3 genes from the extremophile Thelungiella salsuginea, ecotype Yakuts / D.A. Vysotskii, M.B. Kostina, T. Roslyakova, T. Leonova, E. Souer, A.V. Babakov and A.H. Boer. // Физиология растений. 2012. 59(2). С. 255-265.
17. Баранова Е.Н. Генно-инженерный подход к повышению устойчивости растений к засолению: проблемы и перспективы / Е.Н.Баранова, Е.К.Серенко, А.А.Гулевич, А.Н.Майсурян, // в книге «Проблемы агробиотехнологии» под ред. чл.-корр. РАСХН П.Н. Харченко, М.:2012. С.49-68.
18. Серенко Е.К. Структурная организация хлоропластов растений томата Solanum lycopersicum, трансформированных геном Fe-зависимой супероксиддисмутазы / Е.К.Серенко, Е.Н.Баранова, Т.И.Балахнина, Л.В.Куренина, А.А.Гулевич, А.А.Кособрюхов, А.Н.Майсурян, В.Ю.Поляков // Биологические мембраны. 2011. Т.28. №3. С. 215-223.
19. Baranova E.N. Activity of the photosynthetic apparatus and antioxidant enzymes in leaves of transgenic Solanum lycopersicum and Nicotiana tabacum plants with FeSOD1 gene / E.N.Baranova, E.K.Serenko, T.I.Balachnina, A.A.Kosobruhov, L.V.Kurenina, A.A.Gulevich, A.N.Maisuryan // Russ. Agricult. Sci. 2010. V.36. №4. P.242-249.
20. Серенко Е.К. Получение трансгенных растений томата с геном Fe-зависимой супероксиддисмутазы / Е.К.Серенко, В.Н.Овчиникова, Л.В Куренина., Е.Н.Баранова, А.А.Гулевич, А.Н.Майсурян, П.Н. Харченко // Доклады РАСХН. 2009. №4. С.12-14.
