Результаты работы
Вверх Публикации

 

Вверх
История
Направления
Сотрудники
Результаты работы
Оглавление


Важнейшие результаты фундаментальных исследований

Изучены физиологические особенности андрогенеза in vitro (андроклинии) у пшеницы. Установлена зависимость индукции формирования андроклинных структур (эмбриоидов и каллусов) in vitro от концентрации экзогенного фитогормона 2,4-Д в питательной среде; в свою очередь, концентрация экзогенного фитогормона коррелирует с уровнем (количеством и качеством) эндогенных фитогормонов.

Проведен цито-гистологический анализ состояния пыльников пшеницы как сложных интегрированных систем в начальные этапы культивирования, до визуального проявления андроклинных структур на поверхности пыльника. Выявлена критическая фаза развития микроспоры. Показано принципиальное сходство цитологического статуса морфогенной микроспоры и зиготы.
Проведен сравнительный морфологический и цито-гистологический анализ андроклинных эмбриоидов и каллусов пшеницы в динамике их развития: от морфогенной микроспоры до зрелого эмбриоида (каллуса), и далее – растения-регенеранта.
Разработана оригинальная периодизация андроклинного эмбриоидогенеза in vitro в сравнении с зиготическим эмбриогенезом in vivo у пшеницы.

При сравнительном исследовании этапов морфогенеза in vitro андроклинного эмбриоида и зиготического зародыша пшеницы показаны как принципиальное сходство (становление полярности, клеточная дифференциация, наличие одинаковых фаз развития и одинаковых органов), так и специфика (гетерохрония прохождения фаз развития) этих типов морфогенеза. Выявлено, что начиная с формирования проростков гетерохрония постепенно нивелируется, и далее андроклинные растения-регенеранты проходят фенофазы развития, сходные по последовательности и длительности с фенофазами растений зиготического происхождения.

Впервые с использованием метода трансмиссионной электронной микроскопии проведено сравнительное исследование генезиса in vitro пластид зеленых и альбиносных андроклинных растений-регенерантов пшеницы. Показано, что дифференциация пластид в хлоропласты определяется длительностью стрессового холодового воздействия.

На основании данных иммуноферментного анализа показана зависимость регенерационной способности андроклинных каллусов пшеницы от баланса эндогенных (в составе каллуса) и экзогенных (в составе питательной среды) фитогормонов (ИУК, кинетина, АБК).

Выявлены пути морфогенеза in vitro клеток андроклинных каллусов: эмбриоидогенез, гемморизогенез, геммогенез, ризогенез, гистогенез. Методами световой и электронной (сканирующей и трансмиссионной) микроскопии исследованы цито-гистологические особенности выявленных путей морфогенеза.

На основании морфологических и цито-гистологических данных показано принципиальное сходство регенерации плодоносящих растений пшеницы путем гемморизогенеза in vitro андроклинных каллусов и развития растений пшеницы путем морфогенеза зиготических зародышей.

Детально изучен гемморизогенез как путь морфогенеза андроклинных каллусов, ведущий к регенерации плодоносящих растений пшеницы в экспериментальных условиях in vitro и ex vitro.

На основании исследований развития зародыша яровой мягкой пшеницы разработана удобная в биотехнологической практике периодизация эмбриогенеза. Обосновано значение каждой из выделенных стадий в эмбриогенезе пшеницы.

Выявлено, что начало морфогенному каллусу яровой мягкой пшеницы в условиях in vitro дает зародыш, находящийся в подстадии 3 стадии органогенеза. Компетентность такого зародыша к формированию морфогенного каллуса обусловлена его цито-гистологическим статусом – наличием органов на ранней стадии развития, содержащих значительное количество меристематических недифференцированных клеток.

Клетки каллусов зародышевого происхождения, в зависимости от концентрации синтетического гормона 2,4-Д в питательной среде и продолжительности культивирования, реализуют свой морфогенетический потенциал в условиях in vitro двумя путями морфогенеза: 1. соматический эмбриогенез (формирование соматических зародышей); 2. органогенез (геммогенез – формирование почки, ризогенез – формирование корня, гемморизогенез – формирование почки и корня). К формированию полноценных растений-регенерантов ведут соматический эмбриогенез и органогенез по типу гемморизогенеза.

Изучены пути морфогенеза in vitro (cоматический эмбриогенез и гемморизогенез) в каллусах пшеницы зародышевого происхождения, ведущие к формированию растений-регенерантов. Установлено, что соматический зародыш как изначально биполярная структура формируется в толще каллуса из эмбриоидогенного клеточного комплекса. Гемморизогенная структура (термин предложен впервые) формируется в два этапа: сначала из субэпидермально расположенных клеток каллуса формируется почка, затем из клеток, расположенных в толще каллуса, формируется корень; постепенно почка и корень объединяются в единую биполярную структуру путём формирования между ними сосудистой системы.

На основе впервые проведенного исследования устьичного аппарата регенерантов пшеницы, полученных in vitro, предложен эффективный способ их постепенной адаптации к условиям ex vitro. Сравнительный цитологический анализ устьиц адаптированных регенерантов и интактных донорных растений продемонстрировал их морфологическое сходство при меньших размерах устьиц регенерантов (совместно с лабораторией физиологии растений).

Изучены морфогенез генеративных органов и зародыша, элементы репродуктивной биологии ряда редких и находящихся под угрозой исчезновения эндемичных и реликтовых видов рода остролодочник из флоры Южного Урала (совместно с лабораторией геоботаники и охраны растительности).


Важнейшие результаты прикладных разработок


Схема метода культуры in vitro пыльников пшеницы

На основе метода культуры in vitro пыльников пшеницы разработана биотехнология стабильного получения в короткие сроки гомозиготных андроклинных дигаплоидных (АДГ) линий яровой мягкой пшеницы как исходного селекционного материала по ускоренному выведению конкурентоспособных сортов для климатических условий Южного Урала (совместно с лабораторией эмбриологии и репродуктивной биологии БИН РАН).

к.с.-х.н. В.И. Никонов

В.И.Никонов,
зав.лабораторией селекции яровой пшеницы БашНИИ СХ РАСХН.

 

Андроклинные дигаплоидные линии используются в селекционно-генетических программах лаборатории селекции яровой пшеницы Селекционного центра по растениеводству Башкирского НИИ СХ РАСХН согласно договорам о творческом содружестве. Заведующий лабораторией – к.с.-х.н. В.И. Никонов.

 

На основании эмбриологических и цитофизиологических данных оптимизирован регламент биотехнологии получения растений-регенерантов пшеницы в культуре in vitro каллусов, полученных из разновозрастных зародышей (совместно с кафедрой биохимии и биотехнологии БашГУ).


Схема оптимизированной биотехнологии получения растений-регенерантов пшеницы в культуре in vitro каллусов зародышевого происхождения


Гранты РФФИ

№ 02-04-48701. РФФИ-а «Эмбриоидогения – система гомофазной репродукции пшеницы в условиях культуры изолированных пыльников in vitro». 2002-2004 гг. Руководитель – д.б.н. Н.Н.Круглова.

№ 02-04-97907. РФФИ-Агидель-а «Эмбриология некоторых редких и исчезающих видов растений-эндемиков флоры Республики Башкортостан в естественных условиях произрастания и в условиях интродукции». 2002-2004 гг. Руководитель – д.б.н. Н.Н.Круглова.

№ 05-04-9791. РФФИ-Агидель-а «Регенерация андроклинных растений пшеницы в условиях in vitro и ex vitro». 2005-2007 гг. Руководитель – д.б.н. Н.Н.Круглова.

№ 05-04-08114. РФФИ-офи «Создание новых форм растений (пшеница и подсолнечник) на основе современных достижений в области теории репродукции». 2005-2006 гг. Совместно с БИН РАН и ВИР. Руководитель – Т.Б.Батыгина (БИН РАН, Санкт-Петербург).

№ 08-04-97405. РФФИ-Поволжье-а «Регенерация растений яровой мягкой пшеницы в культуре in vitro андроклинного каллуса». 2008-2010 гг. Руководитель – д.б.н. Н.Н.Круглова. 


Иные гранты

Грант по ГНТП АН РБ «Оптимизация функционирования и использования  потенциала биологических систем РБ». Проект «Разработка эмбриологических основ культуры изолированных пыльников пшеницы как биотехнологического приема». 1999-2001 гг. Руководитель – к.б.н. Н.Н.Круглова.

Грант по ГНТП АН РБ «Состояние, устойчивость и продуктивность биологических систем Республики Башкортостан». Проект «Регенерация растений яровой мягкой пшеницы в культуре in vitro изолированных пыльников». 2002-2004 гг. Руководитель – д.б.н. Н.Н.Круглова.

Грант ФЦП «Интеграция науки и высшего образования России на 2002-2006 гг.». Проект «Разработка метода ускорения стабилизации геномов отдаленных гибридов яровой мягкой пшеницы на основе использования дигаплоидных линий андроклинного происхождения» (совместно с Башкирским государственным аграрным госуниверситетом). № ЯО 128/1644. 2002-2004 гг. Руководитель – д.б.н. Н.Н.Круглова.

Грант по ГНТП АН РБ «Научное обеспечение воспроизводства биологических ресурсов и развития агропромышленного комплекса республики Башкортостан». Проект «Эмбриологические основы биотехнологического метода культуры in vitro зародышей пшеницы». 2005-2007 гг. Руководитель – д.б.н. Н.Н.Круглова. 


Ведущие научные школы РФ

  Лидер Школы – член-корр. РАН Т.Б.Батыгина, БИН РАН, Санкт-Петербург

№ НШ 2148.2003.4. «Разработка теоретических основ семенной репродукции цветковых растений». 2003-2005 гг.

№ НШ 4834.2006.4. «Разработка теоретических основ семенной репродукции цветковых растений». 2006-2007 гг.

№ НШ 2096.2008.4. «Разработка теоретических основ семенной репродукции цветковых растений». 2008-2009 гг.

№ НШ-7637.2010.4. «Разработка теории и выявление резервов репродукции растений, морфогенетические программы и стволовые клетки как основа устойчивости развития». 2010-2011 гг.


Защита диссертаций

 Сотрудниками лаборатории защищены одна докторская и шесть кандидатских диссертаций. В лаборатории ведется подготовка аспирантов по специальностям «ботаника», «физиология и биохимия растений» и «биотехнология».


Педагогическая деятельность сотрудников

Круглова Н.Н., зав.лабораторией. 2004-2005 гг. – профессор кафедры экологии Башкирского государственного университета. С 2007 г. - заведующая базовой кафедрой биотехнологии растений и микроорганизмов Башкирского государственного университета при Институте биологии Уфимского НЦ РАН (договор № 840 от 05.06.07 г.).

Сельдимирова О.А., старший научный сотрудник. С 2004 г. - руководство дипломными работами и магистерской диссертацией по кафедре биохимии и биотехнологии и кафедре ботаники Башкирского государственного университета.

Катасонова А.А., научный сотрудник. С 2007 г. - руководство дипломными работами по кафедре биохимии и биотехнологии Башкирского государственного университета.

Наши студенты и магистранты:


Координация исследований


Лаборатория поддерживает тесные научные связи с лабораторией эмбриологии и репродуктивной биологии (БИН РАН, г. Санкт-Петербург), сектором генетики клеточного цикла Института цитологии и генетики СО РАН (г. Новосибирск), лабораторией селекции яровой пшеницы (Башкирский НИИ СХ РАСХН, г. Уфа), учебные связи – с кафедрами биохимии и биотехнологии, экологии, ботаники биологического факультета Башкирского государственного университета.
Сотрудники лаборатории являются членами Общества биотехнологов России, Всероссийской ассоциации клеточных культур, Вавиловского общества генетиков и селекционеров, Общества физиологов растений России, Русского ботанического общества, Российской экологической академии.
Активное сотрудничество связывает лабораторию с Отделом микроскопии представительства фирмы «Carl Zeiss» в России.


Международное сотрудничество

Лаборатория поддерживает научные связи с Отделом гетерозиса Института физиологии растений и генетики НАН Украины на основании договора о сотрудничестве (2011-2016 гг.).
Сотрудники лаборатории являются членами Международной ассоциации исследователей систем размножения растений (IASPPR), Европейской ассоциации физиологов растений (FESPP), Европейской ассоциации клеточных культур (ETCS).

Награждения

В 2005 г. международная Ассоциация исследователей систем размножения растений (IASPPR) наградила зав.лабораторией Н.Н.Круглову Медалью имени С.Г.Навашина за значительный вклад в развитие эмбриологии растений:

 

В 2009 г. зав.лабораторией Н.Н. Круглова удостоена почётного звания «Заслуженный деятель науки Республики Башкортостан»

 

Участие в конференциях

Ежегодно сотрудники лаборатории принимают участие в работе симпозиумов, конференций, съездов, посвященных приоритетным направлениям биологических исследований. Особенно приветствуется участие в конференциях молодых ученых.

 
Вологда-2005

 
 
Санкт-Петербург-2005

   
Сыктывкар-2007

   
Уфа 2007

  
 
Уфа-2008

   
Брянск-2009


Киев-2010

 

Многолетние тесные связи лаборатория поддерживает со станцией юных натуралистов (МОУ ДОД СЮН) Октябрьского района г. Уфы, возглавляемой Л.П. Улановой.
Исследовательские проекты школьников старших классов, выполненные под руководством сотрудников лаборатории, занимают призовые места на конкурсах различного уровня.

 
Лидия Петровна Уланова, директор МОУ ДОД СЮН Октябрьского района г. Уфы


Работа жюри конференции учащихся «У равнодушных нет будущего» (май 2007 г.)

 
Проведение конференции учащихся «У равнодушных нет будущего» (май 2007 г.)

   
 
   
   
Наши школьники

Домашняя ] История ] Направления ] Сотрудники ] [ Результаты работы ] Оглавление ]

 2011 ЛАБОРАТОРИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ ЭМБРИОЛОГИИ РАСТЕНИЙ
с целью защиты от спама вместо символа @ используются символы [AT]
Дата изменения: 16.06.2011