Создание и функционирование лаборатории "Геномные и постгеномные технологии"

Изучение экспрессии генов и их паттернов у лесных и культурных растений в ответ на стрессовые факторы, такие как засуха или высокая засоленность почв

Проводимые исследования носят фундаментальный и прикладной характер, в рамках развития сельскохозяйственных наук в целом и агролесомелиорации в частности. Фундаментальная составляющая включает в себя изучение степени вовлеченности генов и их паттернов древесно-кустарниковых растений, используемых в агролесомелиорации, в участии формирования устойчивости к неблагоприятным факторам внешней среды. Прикладным аспектом является разработка технологий раннего скрининга хозяйственно-ценных генотипов древесно-кустарниковых растений на основе экспрессии генов и их паттернов с помощью спектральных методов и количественной ПЦР, а также управления адаптацией в полевых условиях.
При реализации данного направления осуществляется:
1. Экспериментальное моделирование стрессовых условий для древесно-кустарниковых растений, используемых в агролесомелиорации
2. Изучение подходов и методов выделения нуклеиновых кислот, в частности РНК
3. Оценка экспрессии генов и их паттернов у древесно-кустарниковых растений в ответ на различные стресс-факторы с помощью ПЦР в реальном времени
4. Расшифровка транскриптома древесно-кустарниковых растений в ответ на различные стресс-факторы с помощью метода 3-го поколения секвенирования Нанопор.
5. Разработка подходов для неинвазивной оценки состояния древесно-кустарниковых растений и продуктов экспрессии генов с помощью спектральных методов.
Лаборатория геномных и постгеномных технологий занимается поиском и анализом паттернов экспрессии генов, оценкой их участия в молекулярно-генетических механизмах фенотипической изменчивости, адаптации к неблагоприятным факторам внешней среды и продуктивности лесных и культурных растений.
Основные задачи лаборатории:
1. Поиск и анализ генов и их паттернов, отвечающих за засухо-, солеустойчивость и продуктивность лесных и культурных растений, произрастающих на территориях в условиях аридной зоны с использованием биоинформационных методов (парное и множественное выравнивание, филогенетика, разработка алгоритмов виртуального скрининга и анализа и др.) с выявлением генов интереса и построения первичных генных сетей.
2. Проведение лабораторных экспериментальных работ по выявлению экспрессии генов и их паттернов лесных и культурных растений в условиях моделирования засухи (почвенной и атмосферной), высокой засоленности почв и продуктивности.
3. Изучение морфофункциональных, физиологических и биохимических изменений лесных и культурных растений на тканевом, клеточном и генетическом уровнях при моделировании засухи (почвенной и атмосферной) и высокой засоленности почв в лабораторных условиях.
4. Проведение полевых экспериментальных работ по выявлению экспрессии генов и их паттернов лесных и культурных растений в условиях засухи и высокой засоленности почв.  
5. Изучение морфофункциональных, физиологических и биохимических изменений лесных и культурных растений на тканевом, клеточном и генетическом уровнях в полевых условиях засухи и высокой засоленности почв.
6. Построение функциональных моделей (в перспективе прогностических моделей) и генных сетей связанных с адаптацией лесных и культурных растений к засухе и высокой засоленности почвы на основе экспериментальных данных, полученных в лабораторных условиях.
7. Секвенирование отсутствующих геномов древесно-кустарниковых растений, применяемых в агролесомелиорации и защитном лесоразведении (планируемые сроки выполнения задачи 2024-2026 года в рамках государственного задания).
8. Разработка технологических решений для повышения адаптации и продуктивности лесных и культурных растений, возделываемых в условиях засухи и высоким содержанием солей в почве, на основе полученных результатов исследований.
На основе проводимых исследование планируется разработка технологий отбора особей на ранних стадиях лесных и культурных растений на основе экспрессии генов и их паттернов, которая позволит отбирать генотипы, обладающие повышенной устойчивостью к негативным абиотическим факторам окружающей среды и высокой продуктивностью.
Технология управления экспрессией генов и их паттернов даст возможность адаптировать лесные растений под различные условия внешней среды на ранних стадиях онтогенеза и до первого цветения. Все вышеуказанные технологии в перспективе могут применяться для решения задач молекулярной селекции и биотехнологии растений.