Лаборатория информационных, цифровых и биотехнологий

Лаборатория «Информационных, цифровых и биотехнологий» создана с января 2019 г. в соответствии с письмом Министерства науки и высшего образования РФ от 12 декабря 2018 г. с целью привлечения молодых исследователей, а также усиления фундаментальных научных исследований в области цифровых и биотехнологий под руководством доктора биологических наук Е.В. Дубина.

В задачи лаборатории входит:

ускоренное создание сортов риса, устойчивых к биотическим и абиотическим стрессорам с применением маркер-вспомогательного отбора;
усовершенствование схем селекционного процесса овощных культур на основе современных биотехнологических подходов с применением методов молекулярного маркирования.

В рамках гранта РФФИ (2016-2018 годы) сотрудниками лаборатории проводились:

изучение биоразнообразия фитопатогенного гриба Pyricularia oryzae Cav. на юге России методами ПЦР и Получение синтетической популяции фитопатогенного гриба Pyricularia oryzae классическими микробиологическими методами;
разработка систем мониторинга и прогнозирования появления болезней у риса и овощных культур с использованием технологий информационного анализа данных.

Основные направления работы – молекулярное маркирование для идентификации хозяйственно-ценных признаков риса и овощных культур; изучение фитопатогенных грибов риса и овощных культур микробиологическими и ПЦР-методами; анализ информационных систем работы с данными.

Основные проблемы - устойчивость риса и овощных культур к различным биотическим и абиотическим стрессам, повышение качества семян, сокращение сроков получения новых сортов.

Сотрудниками лаборатории в результате тесного сотрудничества с селекционерами «ФНЦ риса» (Шиловским В.Н., Зеленским Г.Л.) и «Аграрным научным центром «Донской» (Костылевым П.И.) созданы сорта риса с интродуцированными и пирамидированными генами устойчивости к пирикуляриозу: Альянс, Ленарис, Капитан, Восход, Утёс (с генами резистентности Pi-ta и Pi-b), сорта риса Пируэт (с тремя генами Pi-1+Pi-2+Pi-33), Пентаген – с пятью генами (Pi-1, Pi-2, Pi-33, Pi-b, Pi-ta) устойчивости к пирикуляриозу, имеющие показатели сравнимые или превышающие стандартные районированные сорта по урожайности (от 9 до 12 т/га) и качеству зерна. Получен большой объем селекционного материала с геном толерантности к длительному затоплению как фактору борьбы с сорной растительностью Sub1A, а также с объединенными генами Pi и Sub, которые внедрены в селекционный процесс.

Разработан ряд мультипраймерных систем по идентификации в гибридном материале одновременно двух и трёх генов устойчивости к пирикуляриозу, которые внедрены в селекционный процесс.

В рамках тематик по овощным культурам выполнены исследования по усовершенствованию методических схем оценки генетической однородности коммерческих партий семян F1 капусты белокочанной и перца сладкого на основе методов ПЦР с использованием SSR-маркеров.

Ежегодно в лаборатории проводится мониторинг и сбор гербарного материала с признаками поражения пирикуляриозом для получения синтетической популяции патогена для нужд селекции с целью заражения и оценки селекционного материала на резистентность к болезни в инфекционном питомнике.

Изучается биоразнообразие фитопатогена Pyricularia oryzae Cav. методами ПЦР, проводится его генотипирование.

Разработаны Базы данных:

- «Штаммы патοгена Рyriсulаriа oryzае Саv. юга Ροссии» / Е.В. Дубина, Е.С. Харченко, Л.И. Серая, М.Г. Рубан, С.В. Гаркуша, О.А. Подколзин, Д.В. Нартымов // Свидетельствο № 2019620149 οт 24.01.2019 г.

- «Αнализ пοпуляций вοзбудителя пирикуляриοза риса (Рyriсulаriа oryzае Саv.) пο признаку вирулентнοсти» / Е.В. Дубина, Е.С. Харченко, Л.И. Серая, М.Г. Рубан, С.В. Гаркуша, Л.В. Есаулова, О.А. Подколзин, Д.В. Нартымов, Ю.А. Макуха // Свидетельствο № 2019620132 οт 22.01.2019 г.

В 2020 г. лаборатория получила поддержку Унитарной некоммерческой организации "Кубанский научный фонд" по конкурсу научных проектов междисциплинарных фундаментальных исследований:

1. Научный проект МФИ 20.1/1 «Геномное моделирование на основе современных биотехнологических подходов для диверсификации генетических ресурсов риса, устойчивых к био- и абиотическим стрессорам, с целью повышения экологизации и экономики Краснодарского края».

Руководитель проекта: доктор биологических наук Дубина Е.В.

Участники: младший научный сотрудник Макуха Ю.А и Лесняк С.А.

2. Научный проект МФИ 20.1/3 «Изучение генетического разнообразия возбудителя пирикуляриоза риса Pyricularia oryzae Cav. по комплексу молекулярных и морфологических признаков для обоснования приёмов фитосанитарной и экологической стабилизации агрофитоценозов юга России»

Руководитель проекта: академик РАН Харитонов Е.М.

Участники: младший научный сотрудник Нартымов Д.В. и Истомин Н.К., научный сотрудник - Рубан М.Г.

В 2020 году младший научный сотрудник лаборатории Макуха Ю.А. стала победителем в конкурсе на право получения стипендии Губернатора Краснодарского края среди талантливой молодежи ВУЗов и научно-исследовательских учреждений.

По итогам конкурса на соискание стипендий Краснодарского края для талантливой молодежи, получающей профессиональное образование в 2021 году, в соответствии с постановлением главы администрации (губернатора) Краснодарского края от 19 июля 07.2010 № 571 «О стипендиях Краснодарского края для талантливой молодёжи, получающей профессиональное образование», Макуха Юлия Александровна — младший научный сотрудник, аспирантка третьего года обучения под руководством доктора биологических наук Дубина Елены Викторовны стала победителем. На конкурс поступило 135 заявок от соискателей стипендий, в том числе из числа аспирантов – 116, ординаторов – 19. Соискатели были выдвинуты 11 организациями, в том числе 6 вузами и 5 научными организациями.

25 ноября 2020 года в рамках Всероссийского фестиваля науки «Наука 0+», Кубанский научный фонд организовал и провел интеллектуальную игру «Что? Где? Когда?», в которой приняли участие семь команд знатоков из пяти ВУЗов Краснодарского края (КубГАУ, КубГУ, КубГТУ, КубГМУ, АГПУ) и научного центра ФГБНУ «ФНЦ риса». Команда ФНЦ риса заняла первое место. В состав команды вошли молодые ученые центра: Штуц Роман Вячеславович — капитан команды, младший научный сотрудник отдела прецизионных технологий, Истомин Никита Константинович — младший научный сотрудник лаборатории информационных, цифоровых и биотехнологий, Макуха Юлия Александровна — младший научный сотрудник лаборатории информационных, цифоровых и биотехнологий, Нартымов Дмитрий Владимирович — младший научный сотрудник лаборатории информационных, цифоровых и биотехнологий, Горун Олеся Леонидовна — младший научный сотрудник лаборатории информационных, цифоровых и биотехнологий, Юрченко Семен Александрович — младший научный сотрудник УНУ "Коллекция генетических ресурсов риса, овощных и бахчевых культур".

В рамках проведения Фестиваля NAUKA0+ Кубань прошел конкурс видеороликов "Знакомьтесь: моя лаборатория". Участниками стали студенты, аспиранты и молодые ученые. Они представили 10 конкурсных работ. В своих роликах участники доступно и интересно рассказали о работе на современном научном оборудовании и других аспектах научной деятельности. В состав жюри вошли представители кафедры телерадиовещания Краснодарского государственного института культуры и кафедры электронных средств массовой информации и новых медиа Кубанского государственного университета, а также члены молодежного научно-технического совета министерства образования, науки и молодежной политики Краснодарского края. Победителем конкурса признан коллектив авторов Кубанского государственного аграрного университета им. И.Т. Трубилина в составе А.Н. Гнеуш и А.В. Милованова с работой «В поисках научного руководителя». Приз II степени получил ролик «Электрогенез» Н.С. Поносова из Кубанского государственного университета. Бронзовым призером стал коллектив авторов Федерального научного центра риса в составе Е.В. Дубина, С.А. Лесняк, О.Л. Горун, Ю.А. Макуха, М.Г. Рубан, Д.В. Нартымов, Н.К. Истомин. Они подготовили сюжет на тему «Лаборатория информационных, цифровых и биотехнологий».

На Кубани впервые в рамках соглашения о совместной научной работе по программе развития «Приоритет-2030» на 2021-2030 гг. в лабораториях информационных, цифровых и биотехнологий Федерального научного центра риса и молекулярно-генетических исследований растений и животных КубГАУ им. И.Т. Трубилина с помощью новейших методов молекулярной биологии и биоинформатики с применением программного обеспечения проведены и структурированы исследования по генотипированию и фенотипированию биоразнообразия коллекционных образцов томата. Выполнено сравнение геномных данных и фенотипических признаков дикорастущих и культурных видов томата, что позволяет существенно повысить качество и возможности в изучении принципов молекулярной эволюции.

Основные усилия исследователей направлены на решение следующих задач: выравнивания последовательностей, нахождения генов устойчивости к биотическим стрессорам (поиск региона ДНК, кодирующего целевые гены), расшифровки генома, предсказания экспрессии генов и способов её регуляции, а также взаимодействий «белок-белок». Полученные результаты войдут в основу создания Базы данных, в которой будут собраны сведения о генотипе и фенотипе, а также нуклеотидной последовательности каждого изученного образца, что позволит более эффективно проводить подбор родительских форм с заданными свойствами и ускорять селекционный процесс.

В настоящее время биоинформатика занимает ведущее место в современной научной среде. Это междисциплинарная область, объединяющая биологию, молекулярную биологию, кибернетику, генетику, химию, компьютерные науки, математику и статистику, помогает в моделировании ДНК, РНК и белковых структур, а также молекулярных взаимодействий. Одним словом, она ставит целью объединить всё в единую картину, изучая и моделируя взаимодействия живых систем.