Регистрация / Вход
Прислать материал

14.607.21.0044

Аннотация скачать
Постер скачать
Общие сведения
Номер
14.607.21.0044
Тематическое направление
Науки о жизни
Исполнитель проекта
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт биоорганической химии им. академиков М.М.Шемякина и Ю.А. Овчинникова Российской академии наук
Название доклада
Клеточная селекция и микроклональное размножение элитного посадочного материала для создания быстрорастущих генетически маркированных лесных плантаций
Докладчик
Шестибратов Константин Александрович
Тезисы доклада
Цели и задачи исследования
Общей целью работы является комплексное решение проблемы лесного и лесоперерабатывающего сектора с помощью внедрения плантационного способа ведения лесного хозяйства, основанного на клеточной селекции и массовом производстве посадочного материала генетически маркированных элитных форм лесных древесных растений, обладающих высокими темпами роста, повышенной устойчивостью и высоким качеством древесины.
Целями работы на различных этапах ПНИ являются:
1. Получение элитных генотипов быстрорастущих лиственных пород с помощью клеточной селекции ценных генотипов-кандидатов;
2. Разработка тест-систем молекулярного маркирования быстрорастущих лиственных пород, обеспечивающих идентификацию элитных генотипов;
3. Разработка технологий клонального микроразмножения быстрорастущих лиственных пород для массового производства элитного посадочного материала.
Актуальность и новизна исследования
Селекция лесных древесных растений традиционными методами – достаточно медленный и малоэффективный способ создания новых высокопродуктивных генотипов для лесного хозяйства. В тоже время селекционная ценность посадочного материала является одним из важных факторов, обеспечивающих успешность и экономическую рентабельность плантационного способа лесовыращивания. Альтернативными способами селекции являются клеточная селекция, селекция с применением молекулярных маркеров, молекулярная селекция и др. В данном проекте применяются комбинированные способы селекции, с основным акцентом на клеточную селекцию с применением такого подхода как автотетраплоидизация. Данный подход соответствует мировому уровню (Zhao et al. PLOSone2015). Для селекции Populus tremula в России ранее не применялся.
Разработка и применение технологии размножения ценных клонов древесных пород методом in vitro позволяет преодолеть многие трудности лесовосстановления. Технологии клонального микроразмножения входят в комплекс актуальных задач данного ПНИ для производства посадочного материала элитных генотипов осины, березы и ивы, свободного от патогенной микрофлоры и вирусных инфекций, обладающего ускоренным ростом в полевых условиях, устойчивостью к фитопатогенным грибам, высокой эффективностью адаптации микрорастений в условиях теплиц и полной генетической идентичностью исходной форме. Полученный с помощью технологии микроклонального размножения посадочный материал генетически абсолютно идентичен исходной форме.
Описание исследования

Использованы новые методики создания и селекции in vitro ценных генотипов осины, березы и ивы. В данных методиках используется селекция по морфологическим маркерам in vitro. Испытания качественных и количественных характеристик экспериментальных образцов элитного посадочного материала осины, ивы и березы в условиях открытой площадки ЗКС проведены в соответствии с разработанной ранее Программой и методиками исследовательских испытаний экспериментальных образцов посадочного материала.

В лабораторных регламентах клонального микроразмножения растений внедрены новые технологические решения (ex vitro укоренение, совмещение этапа элонгации и укоренения, адаптация непосредственно в теплице без создания 100% влажности воздуха), позволившие повысить производительность технологии.

При создании тест-систем применен подход комбинирования микросателлитных локусов, который позволил повысить точность и достоверность генетической идентификации элитных генотипов до не менее чем 99 %. Исследовательские испытания тест-систем молекулярного маркирования «Осина-М», «Ива-М» и «Береза-М» для генетической идентификации элитных генотипов осины, ивы и березы проведены в соответствии с ранее разработанной Программой и методиками исследовательских испытаний, основанной на анализе образцов с зашифрованной маркировкой, известной до испытаний только индустриальному партнеру.

Результаты исследования

Разработан комплект лабораторных технологических регламентов клонального микроразмножения элитных генотипов быстрорастущих лиственных пород (осины, березы, ивы). Апробация регламентов в рамках опытного производства ФИБХ РАН показала практическую их применимость – за 2015 год произведено 300 тысяч, за 2016 год более 700 тысяч микрорастений in vitro отобранных элитных клонов.

Создана коллекция in vitro элитных генотипов быстрорастущих лиственных пород. В состав коллекции вошло 3 генотипа осины, 3 генотипа березы (2 генотипа березы пушистой, 1 генотип березы повислой), 2 генотипа ивы.  Хранение культур in vitro осуществляется методом криоконсервации и методом депонирования при пониженных положительных температурах. Культуры in vitro депонированы в профильной коллекции.

Созданы тест-системы молекулярного маркирования для идентификации элитных генотипов осины («Осина-М»), берёзы («Берёза-М») и ивы («Ива-М». С их помощью проведено генотипирование по 14 микросателлитным локусам элитных клонов осины, берёзы и ивы, используемых при микроклональном размножении, а также особей из природных популяций районов высадки элитных клонов. Испытания тест-систем показали эффективность их применения для надёжной идентификации элитных генотипов мелколиственных пород, обеспечиваемой низкой вероятностью случайного совпадения двух разных генотипов. Создана эскизная конструкторская документация на разработанные тест-системы, проведены испытания на соответствие условиям технического задания.

 Проведенные исследовательские испытания подтвердили их эффективность и соответствие предъявляемым требованиям.

Получена опытная партия посадочного материала с закрытой корневой системой объемом  более 1 млн. шт путем адаптации и доращивания микрорастений in vitro. Вся партия передана индустриальным партнерам для создания опытных лесных плантаций.

Созданы опытные лесные плантации с использованием микроклонированного посадочного материала лиственных пород (осина, ива, береза) на площади 300 га. Плантации распределены в пяти регионах РФ, а именно: Республика Татарстан – 100 га, Республика Марий Эл – 60га, Воронежская область – 50га, Вологодская область – 80га, Кировская область – 10га.

Практическая значимость исследования
Результаты ПНИ предназначены для коммерческих организаций, занимающихся массовым производством посадочного материала, арендаторов лесных участков, а также органов исполнительной власти субъектов Российской Федерации в области лесных и сельскохозяйственных отношений в качестве эффективного элемента управления процессами лесовосстановления, лесопаркового хозяйства, городского озеленения и садоводства.
Область применения:
1. Полученные в ходе выполнения ПНИ элитные генотипы быстрорастущих лиственных пород и технологии их клонального микроразмножения предназначаются для создания быстрорастущих генетически маркированных лесных плантаций.
2. Опытные лесные плантации элитного посадочного материала быстрорастущих лиственных пород предназначены для создания сырьевой базы фанерных заводов, ЦБК, медицины, создающих товарную продукцию с высокой добавленной стоимостью.
3. Опытно-демонстрационный объект «Лесная плантация клонированных деревьев» предназначен для популяризации и коммерциализации результатов ПНИ.
Степень внедрения:
Разработанные тест-системы генетической идентификации осины, березы и ивы успешно прошли исследовательские испытания с использованием подхода анализа «слепых образцов», полученных от индустриальных партнеров. С использованием ранее разработанных технологических регламентов выполнен процесс опытного производства партии посадочного материала in vitro осины, березы и ивы. Итогом внедрения в практику результатов проекта стала закладка опытных лесных плантаций. Ведутся переговоры с индустриальными партнерами о продаже исключительных прав на изобретения, созданные в рамках реализации проекта.
Реализация проекта в субъектах РФ курируется соответствующими ведомствами, в Республике Татарстан Министерством лесного хозяйства РТ, в Республике Марий Эл – Министерством лесного и охотничьего хозяйства, в Воронежской области – Управлением лесного хозяйства по Воронежской области и т.д. Широкая география реализации проекта и участие профильных ведомств обеспечивает проекту популяризацию среди организаций лесного сектора экономики.
Постер

Poster_0044.ppt