Ключевые слова
биотехнология растений, агробиотехнологии, клональное микроразмножение растений, молекулярная фитопатология, физиология растений, генетическая трансформация, редактирование растений, биобезопасность биотехнологических растений, фитопатогены растений, генетическое разнообразие фитопатогенов, виноград, фитопатогены винограда, распространение фитопатогенов винограда, вирусы, бактерии, фитоплазмы растений

Направления исследований

• изучение наследования и проявления перенесенных генов в поколениях биотехнологических растений
• изучение распространения и генетического разнообразия фитопатогенов сельскохозяйственных культур
• изучение взаимодействия растение-патоген на модельном объекте P. patens.
• оценка устойчивости биотехнологических растений к фитопатогенам и различным стрессовым факторам
• исследования онтогенеза модельных и сельскохозяйственных растений в условиях искусственного климата
• исследование экологической безопасности биотехнологических растений

Основные методы исследований

• молекулярно-биологические: выделение нуклеиновых кислот, ПЦР, ПЦР в реальном времени, MLST, ПААГ, ИФА и др.
• микробиологические методы работы с фитопатогенными бактериями
• методы фитопатологии – изучение патогенности бактерий, вирусов и устойчивости растений к патогенам
• высокопроизводительное секвенирование для анализа виромов растений
• агробактериальная трансформация
• электропорация
• биобаллистика

Краткая история группы

Группа биоинженерии растений (трансформации растений, рук. А.М. Камионская) с 2004 г входила в состав лаборатории генетической инженерии (рук. К.Г. Скрябин). В 2011 году группа переименована в группу молекулярной фитопатологии. С 2013 года объединена с группой искусственного климата. В 2016 г группа переименована в группу биоинженерии растений в составе лаборатории системной биологии растений. С 2020 года выделена в качестве самостоятельного научного подразделения.

ОСНОВНЫЕ ДОСТИЖЕНИЯ

Сотрудниками подразделения защищены 9 кандидатских диссертаций.

В группе выполнены и проводятся работы по грантам Российского научного фонда, Российского фонда фундаментальных исследований, субсидиям и госконтрактам Минобрнауки России.

Основные достижения:

Осуществлен анализ и экспертиза систем правового регулирования генно-инженерной деятельности в России, странах Таможенного союза, БРИКС, ЕС, США, включая информацию по трансформации систем регулирования, касающихся технологии геномного редактирования растений и животных. Разработаны предложения по совершенствованию российского регулирования ГИД, по корректировке ее понятийного аппарата. Рассмотрены социально-экономические вопросы коммерциализации продукции генетических технологий.

Впервые в России совместно с сотрудниками ВННИИВиВ «Магарач» проведены обследования 15 виноградников Крыма 6 районов возделывания. Впервые в России с помощью ОТ-ПЦР определено наличие вирусов: GRSPaV, GVA, а также бактерий Pseudomonas и Agrobacterium. В результате молекулярной диагностики экономически важных вирусов винограда детектированы GLRaV-1 и -3, GFkV, GFLV. Созданы базы данных распространения обнаруженных вирусов и бактерий в Крыму. Создана коллекция фитопатогенных вирусов и бактерий, обнаруженных на территории Крыма. Разработаны тест-системы для диагностики обнаруженных патогенов винограда.

В результате проведения фитосанитарных обследований коллекционных, производственных виноградников Краснодарского края обнаружены вирусы GLRaV-1, GLRaV-2, GLRaV-3, GVA, GFLV, GFkV, GRSPaV. Совместно с сотрудниками СКФНЦСВВ определена причина усыхания генеративных органов винограда – Fusarium proliferatum, выполнен мультилокусный анализ генов обнаруженного патогена.

Впервые на территории Краснодарского края на винограде с помощью метода вложенной ПЦР обнаружена фитоплазма Candidatus Phytoplasma solani, группа 16SrXII.

Обнаружены специализированные фитопатогенные бактерии P. patens. Изучены симптомы патогенеза на фенотипическом, цитологическом уровне.

Определена антимикробная активность шести эндогенных пептидов мха P. patens в отношении грамположительных бактерий Bacillus subtilis SHgw и Clavibacter michiganensis pv. michiganensis, а также грамотрицательных бактерий Escherichia coli K12 и Xanthomonas arboricola 3004. Показано, что три из шести пептидов ингибируют рост фитопатогенных бактерий X. arboricola 3004 и C. m. pv. michiganensis. Четыре пептида из шести ингибируют рост грамотрицательной бактерии E. coli K12. Также один из шести пептидов показал ингибирующую активность по отношению к грамположительной бактерии B. subtilis SHgw. Обнаружено, что пептиды ингибирующие рост бактерий, в основном являются фрагментами рибосомальных белков.  Данная работа подтверждает потенциал биологической активности пептидов – продуктов деградации функциональных белков.

Изучено влияние различных концентраций и сочетаний фитогормонов, в результате чего подобраны условия культивирования линий капусты белокочанной и рапса.

С использованием метода агробактериальной трансформации получены трансгенные фертильные аналоги стерильных родительских форм четырех линий капусты белокочанной Гэс 2, Мег ‑ 2, Дрв 2, Зму 7 гемизиготные по гену bar. Впервые разработана и применена схема селекционного процесса получения гетерозисного гибрида капусты белокочанной с участием трансгенной составляющей. На основании схемы определена точка приложения трансгенной технологии в традиционном селекционном процессе, проведены скрещивания и получено первое семенное поколение Т1

Оптимизированы параметры регенерации in vitro, подобраны условия эффективного селективного отбора трансформированной ткани, получены трансформированные растения Lemna minor и проведен их молекулярный анализ, подтвердивший интеграцию целевого гена в геном ряски и его эффективную экспрессию.

С использованием Agrobacterium tumefaciens линии ЕНА 105, была проведена генетическая трансформация подсолнечника (Helianthus annuus L.) сорта «Скороспелый 87» Была показана стабильность экспрессии данного гена в двух поколениях трансгенных растений.

Проведена оптимизация таких параметров технологии культуры микроспор рапса, влияющих на эффективность эмбриогенеза, как размер бутона, температура и продолжительность теплового шока. Были определены оптимальные параметры теплового шока: 35°С в течение 72 часов. Показано, что размер бутона не имеет значения, поскольку эмбриогенез зависит от стадии развития пыльцы в бутоне, которая, в свою очередь, зависит от условий выращивания исходного материала.

С использованием Agrobacterium mediated были получены 204 первичных трансформанта картофеля сортов Елизавета, Луговской и Невский, содержащих ген cry IIIa, определяющего устойчивость к колорадсткому жуку. По результатам молекулярно-биологических анализов, были отобраны 3 трансгенные линии (2904 кгс/1 ‑ сорт Елизавета плюс, линия 1210 амк – сорт Луговской плюс и линия 0311мбк ‑ сорт Невский плюс), содержащие 1 полную копию гена на геном, с уровнем экспрессии гена более 10 ppm.

3-х летние полевые испытаний по биобезопасности полученных линий в различных агроклиматических зонах РФ (по стандарту UPOV), показали, что ГМ линии в существенной степени сохраняли все признаки исходных сортов картофеля в репродукциях и стабильно воздействовали на колорадского жука.

Установлено, что крахмалистость и содержание крахмала в клубнях ГМ картофеля и клубнях исходного сорта Луговской идентичны. Различий и затруднений в технологическом процессе при получении крахмала из ГМ картофеля и картофеля, выращенного по традиционной технологии, не наблюдалось. Полученные образцы из исследуемых крахмалов картофеля соответствуют стандарту на крахмал картофельный. Крахмал, выделенный из ГМ картофеля, характеризуется более высоким значением температуры плавления, т.е. является более термостабильным, по сравнению с крахмалом, выделенного из контрольного образца картофеля

СОСТАВ ЛАБОРАТОРИИ

УНИКАЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ И КОЛЛЕКЦИИ

1. Е.В. Дьякова, А.Л. Ракитин, А.М. Камионская, А.А. Байков, Р. Лахти, Н.В. Равин, К.Г. Скрябин «Изучение влияния экспрессии гена мембранной H+-пирофосфатазы Rhodospirillum rubrum на уровень солеустойчивости трансгенных растений табака» Доклады Академии наук, 2006, том 409, №6, с.844-846
2.  Гайдукова С.Е., Ракитин А.Л., Равин Н.В., Скрябин К.Г., А.М. Камионская. Разработка системы генетической трансформации растений ряски малой, Lemna minor «Экологическая генетика», 2008 Т.6 выпуск 4. с. 20-28.
3. Задорин А.С., Сухачева М.В., Кузнецов Б.Б., Камионская А.М., Скрябин К.Г. Идентификация уникального трансформационного события картофеля сорта «Елизавета», устойчивого к колорадскому жуку. Биотехнология. № 3, c.34, 2008.
4. Задорин А.С., Сухачева М.В., Кузнецов Б.Б., Грибова Т.Н., Камионская А.М., Скрябин К.Г. Анализ геномного окружения трансгенных вставок в модифицированных растениях картофеля и капусты белокочанной. Биотехнология. №6. 2008. С.15-22
5. Мишуткина Я.В., Камионская А.М., Скрябин К.Г. Создание трансгенных растений сахарной свеклы, экспрессирующих ген bar. Прикладная биохимия и микробиология. 2010, т. 46. № 1: с. 80-86.
6. Ya. B. Neskorodov, A. L. Rakitin, A. M. Kamionskaya, K. G. Skryabin. Developing phosphinothricin-resistant transgenic sunflower (Helianthus annuus L.) plants. Plant Cell, Tissue and Organ Culture. 2010 100:65–71.
7. Головешкина Е. Н., Шульга О. А, Щенникова А. В., Камионская А. М., академик Скрябин К. Г. Конститутивная экспрессия генов подсолнечника и хризантемы группы AP1/FUL вызывает изменение сроков цветения у трансгенных растений табака. Доклады Академии Наук, 2010, том 434, № 2, с. 275–278
8. Ya.B. Neskorodov, А.М. Kamionskaya, K.G. Skryabin. Agrobacterium-mediated transformation of sunflower (Helianthus annuus L.) using direct shoot regeneration protocol. Sunflowers: cultivation, nutrition, and biodiesel uses. 2010. Editors: Victor C. Hughes. NOVA publishers. ISBN: 978-1-61209-325-3
9. С.В. Виноградова, А.Л. Ракитин, А.М. Камионская, А.А. Аграновский, Н.В. Равин, И.Г. Атабеков академик К.Г. Скрябин Использование 3’нетранслируемой области рнк геномов вируса некротического пожелтения жилок свеклы и вируса желтухи свеклы в качестве индукторов посттранскрипционного умолкания генов. Доклады академии наук, 2011, том 439, № 6, с. 831–834, http://www.omicsgroup.org/journals/ArchiveCTG/articleinpressCTG.php
10. Genetically Transforming Russian Potato Cultivars for Resistance to Colorado Beetle Anastasia M. Kamionskaya, Boris B. Kuznetsov, Vladimir Y. Ismailov, Vladimir D. Nadikta and Konstantin G. Skryabin 2012
11. Грибова Т.Н., Князев А.Н., Камионская А.М. Создание гаплоидных растений масличного рапса Brassica napus с использованием культуры микроспор. // Биотехнология, 2012.№2, C.59-65
12. Ignatov AN, Kyrova EI, Vinogradova SV, Kamionskaya AM, Schaad NW, Luster DG. 2015. Draft genome sequence of Xanthomonas arboricola strain 3004, a causal agent of bacterial disease on barley. Genome Announc 3(1):e01572-14. doi:10.1128/genomeA.01572-14
13. Study of Structural and Rheological Properties of Starch Isolated from Genetically Modified Potato A. V. Kanarskii, Z. A. Kanarskaya, D. Sh. Yagofarov, L. A. Wasserman, V. G. Vasil’ev, K. G. Skryabin, and A. M. Kamionskaya Applied Biochemistry and Microbiology, 2011, Vol. 47, No. 9, pp. 827–832.
14. Goloveshkina E.N., Shchennikova A.V., Kamionskaya A.M., Skryabin K.G., Shulga O.A. INFLUENCE OF ECTOPIC EXPRESSION OF ASTERACEAE MADS BOX GENES ON PLANT ONTOGENY IN TOBACCO // Plant Cell, Tissue and Organ Culture. 2012. Vol. 109(1). P. 61-71 doi 10.1007/s11240-011-0074-9
15. Виноградова С.В., Камионская А.М., Зиновкин Р.А., Аграновский А.А., Скрябин К.Г. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ЭКСПРЕССИИ В РАСТЕНИЯХ КДНК ГЕНА СТРУКТУРНОГО БЕЛКА ОБОЛОЧКИ ВИРУСА ЖЕЛТУХИ СВЕКЛЫ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ТРАНСГЕННОЙ УСТОЙЧИВОСТИ // Доклады Академии наук. Биохимия и биофизикаю. 2012. Т.443. №2. С. 240-242. doi 10.1134/S160767291202007X
16. Е. Н. Головешкина, О. А. Шульга, А. В. Щенникова, А. М. Камионская, К. Г. Скрябин. ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ГОМОЛОГОВ SEPALLATA 3 ИЗ ХРИЗАНТЕМЫ CDM77 И CDM44 В ТРАНСГЕННЫХ РАСТЕНИЯХ ТАБАКА // Доклады Академии наук. Биохимия и биофизика. 2012. Т.443. №1. С.132-135. doi 10.1134/S0012496612020020
17. Glinushkin A.P., Beloshapkina O.O., Vinogradova S.V., Nikolaev N.A. Monitoring of virus symptoms in winter wheat variety sample from the collection of all Russian institute of plant industry named after N.I. Vavilov // Вестник Орловского государственного аграрного университета. 2013. Т. 41. №2. С. 11-16
18. Зубарева И.А., Виноградова С.В., Грибова Т.Н., Монахос С.Г., Скрябин К.Г., Игнатов А.Н. Генетическое разнообразие вируса мозаики турнепса и механизм его передачи семенами растений рода Brassica // Доклады Академии наук. Биохимия и биофизика. 2013. Т.450. №1. С. 105-108
19. Глинушкин А.П., Белошапкина О.О., Виноградова С.В., Николаев Н.А. ДИАГНОСТИКА ВИРУСНЫХ СИМПТОМОВ У СОРТООБРАЗЦОВ ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЫ ИЗ КОЛЛЕКЦИИ ВНИИР // Достижения науки и техники АПК. 2013. №2. С 24-26
20. Зубарева И.А., Головешкина Е.Н., Виноградова С.В., Грибова Т.Н., Монахос С.Г., Игнатов А.Н. Создание дигаплоидных линий Brassica napus – доноров устойчивости к вирусу мозаики турнепса // Сельскохозяйственная биология. 2013. Т48. №5. С. 122-125
21. И.В. Яковлева, С.В. Виноградова, А. М. Камионская. Государственное регулирование оборота биотехнологической (ГМ) сельскохозяйственной продукции: анализ различных подходов в мировой практике // Экологическая генетика. 2015. Т. 13. №2.. С. 21-35 doi 10.1134/S2079059716060095
22. Поротикова Е.В., Виноградова С.В., Дмитренко Ю.Д., Волков Я.А., Рисованная В.И., Гориславец С.М., Володин В.А., Странишевская Е.П., Камионская А.М. Молекулярная диагностика бактериальных и вирусных фито-патогенов винограда, актуальных для сельского хозяйства Крыма // Виноградарство и виноделие. 2015. №3. С. 19-19
23. Волков Я.А., Рисованная В.И., Гориславец С.М., Володин В.А., Камионская А.М., Виноградова С.В., Странишевская Е.П. РАСПРОСТРАНЕНИЕ ВИРУСНЫХ И БАКТЕРИАЛЬНЫХ ФИТОПАТОГЕНОВ НА ВИНОГРАДНИКАХ ЮГО-ЗАПАДНОЙ ЗОНЫ КРЫМА // Виноградарство и виноделие. 2015. №4. С. 27-28
24. Варламов В.П., Яковлева И.В. Современные перспективы в исследовании хитина и хитозана // Прикладная биохимия и микробиология. 2016. Т. 52. №5. С. 447-447 doi 10.7868/S0555109916050172
25. Sultanov R.I., Arapidi G.P., Vinogradova S.V., Govorun V.M., Luster D.G., Ignatov A.N. Comprehensive analysis of draft genomes of two closely related pseudomonas syringae phylogroup 2b strains infecting mono- and dicotyledon host plants // BMC Genomics. Vol. 17(Suppl 14):1010. P.307-318 doi 10.1186/s12864-016-3358-y
26. Aleksandr Ignatov, Maya V Khodykina, Svetlana V Vinogradova, Vera A Polityko, Konstantin P. Kornev, E. S. Mazurin. First Report of Agrobacterium vitis Causing Crown Galls of Wine Grape in Russia // Plant Disease. 2016. Vol. 100 (4) P. 853-853. doi 10.1094/PDIS-09-15-1101-PDN
27. Ignatov A.N., Khodykina M.V., Vinogradova S.V., Polityko V., Plyushikov V., Kornev K. First Report of Rhizogenic Strains of Agrobacterium radiobacter Biovar 1 Causing Root Mat of Cucumber and Tomato in Russia // Plant Disease. 2016. Vol. 100(7). P. 1493-1493. doi 10.1094/PDIS-11-15-1382-PDN
28. U.D. Dmitrenko, E.V. Porotikova, S.M. Gorislavets, V.I. Risovannaya, Y.A. Volkov, E.P. Stranishevskaya, A.M. Kamionskaya, S.V Vinogradova. First Report of Grapevine Rupestris stem pitting associated virus in Russia // Plant Disease. 2016. Vol. 100(12). P. 2542-2542. doi 10.1094/PDIS-06-16-0805-PDN
29. Elena Porotikova, Uliana Dmitrenko, Vitalii Volodin, Yakov Volkov, Svetlana Gorislavets, Elena Stranishevskaya, Valentina Risovannaya, Anastasia Kamionskaya, Svetlana Vinogradova. First Report of Grapevine virus A in Russian Grapevines // 2016. Vol. 100(12). P. 2541-2541. doi 10.1094/PDIS-06-16-0804-PDN
30. Е.В. Поротикова, В.И. Рисованная, Я.А. Волков, Ю.Д. Дмитренко, В.А. Володин, С.М. Гориславец, Е.П. Странишевская, А.А. Аграновский, А.М. Камионская, С.В. Виноградова. Распространение вирусов скручивания листьев винограда 1 И 3 (GRAPEVINE LEAFROLL-ASSOCIATED VIRUSES-1 И -3) на территории Крыма // Вестник Московского университета. Серия 16: Биология. №2. С. 13-16
31. ВАРЛАМОВ В.П., ЯКОВЛЕВА И.В. 14 ШОРЫГИНСКИЕ ЧТЕНИЯ 2017 Г // Прикладная биохимия и микробиология. 2017. Т. 53. №5. С. 544-545. doi 10.7868/S0555109917050075
32. Хазигалеева Р.А., Виноградова С.В., Петрова В.Л., Фесенко И.А., Арапиди Г.П., Камионская А.М., Говорун В.М., Иванов В.Т. Антимикробная активность эндогенных пептидов мха Physcomitrella patens // Биоорганическая химия. 2017. Т. 43. №3. С. 250-256. doi 10.7868/S0132342317030071
33. E.V. Porotikova, U. D. Dmitrenko, E.E. Atapina, Y.A. Volkov, V.I. Risovannaya, E.P. Stranishevskaya, S.M. Gorislavets, A.M. Kamionskaya, S.V Vinogradova. First Report of the Bacterial Leaf Spot Caused by Pseudomonas syringae on Grapevine (Vitis vinifera) in Russia // Plant Disease. 2017. Vol. 101(2) P. 380-380. doi 10.1094/PDIS-07-16-1040-PDN
34. Детекция и идентификация ГМО растительного происхождения методом полимеразной цепной реакции в матричном формате. МУК 4.2.3390-16. Методические указания. 2017. – 36 с. М.: Федеральный центр гигиены и эпидемиологии Роспотребнадзора. Тираж. 500 экз. ISBN 978-5-7508-1527-2
35. Курченко В.П., Радевич (Буткевич) Т.В., Ризевский С.В., Варламов В.П., Яковлева И.В., Тихонов В.Е., Алиева Л.Р. ВЛИЯНИЕ МОЛЕКУЛЯРНОЙ МАССЫ ХИТОЗАНА НА ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ С КАЗЕИНОМ // Прикладная биохимия и микробиология/ 2018. Т.54. №5. С. 501-505. doi 10.1134/S0555109918050112
36. Sukhikh N, Malyarovskaya V, Kamionskaya A, Samarina L, Vinogradova S. Genetic Variation in Hydrangea macrophylla (Thunb.) SER. in Russia Based on Simple Sequence Repeat Markers // Bangladesh Journal of Botany. 2018. Vol. 47(4) p. 937-943
37. Porotikova E., Dmitrenko U., Yurchenko E, Vinogradova S. First Report of Grapevine leafroll-associated virus 2 in Russian Grapevines (Vitis vinifera) // Plant Disease. 2019. Vol. 103(1). P. 164-164 10.1094/PDIS-05-18-0749-PDN
38. Yakovleva I.V., Zhuravleva E.V., Kamionskaya A.M. Genetic technologies as the base of better crop’ productivity in Russia. FEBS OpenBio 9 (Suppl.1), P. 280-281. https://doi.org/10.1002/2211-5463.12675
39. Porotikova E., Yurchenko E, Vinogradova S. First Report of ‘Candidatus Phytoplasma solani’ Associated with Bois Noir on Grapevine (Vitis vinifera) in Krasnodar Region of Russia.// 2020. Vol. 4(1). P. 277-277 doi 10.1094/PDIS-03-19-0508-PDN
40. А.О. Закурин, А.В. Щенникова, А.М. Камионская. Светокультура растениеводства защищенного грунта: фотосинтез, фотоморфогенез и перспективы применения светодиодов // Физиология растений. 2020. Т.67. №3. С. 246-258.doi 10.31857/S0015330320030227
41. Щенникова А.В., Камионская А.М., Нежданова А.В., Гаврилова К.С., Филюшин М.А., Кочиева Е.З., Скрябин К.Г. (2019). Факторы транскрипции MhyFIL1 и MhyFIL3 (Monotropa hypopitys) определяют асимметричное развитие боковых органов надземной части растения. Вавиловский журнал генетики и селекции, 23(4), 405-411.

1. Проведение комплексной оценки предоставленных перспективных образцов сельскохозяйственных растений по устойчивости к основным фитопатогенам;
2. Проведение работ по оценке агрономической эффективности и механизма действия удобрений в закрытом грунте и аэропонных системах;
3. Размножение и оценка коллекций различных овощных культур по устойчивости к бактериозам;
   проведение опытов по тестированию проростков по устойчивости к засолению, засухе и воздействию бактериальных и грибных токсинов;
4. Оценка патогенности бактерий на индикаторных растениях;
5. Оценка фунгицидного воздействия препаратов на проростках в условиях in vitro и растениях в условиях закрытого грунта;
6. Адаптация культур растений к условиям in vivo;
7. Микроклональное размножение культур растений;
8. Размножение и оценка коллекций различных овощных культур по устойчивости к вирусным заболеваниям;
9. Стажировка по фитопатологическим, биотехнологическим и молекулярным методам;
10. Иные услуги, выполнение которых возможно с использованием имеющегося оборудования.