Молекулярная филогенетика и микроэволюционные явления (гибридизация, полиплоидия) на примере модельных таксонов из крупнейших семейств сосудистых растений Евразии (РНФ)
The study of biodiversity closely related to the problem of its conservation is one of the major issues of biological sciences. Revealing the ways of evolution of various groups of organisms is a key aspect of biodiversity studies. The latter are the focus of biological systematics and phylogeny. The use of current molecular methods in systematics provides an opportunity of critical evaluating the traditional schemes of classification of plant kingdom. Such phenomena as hybridization, change of ploidy level, apomixes, etc. play considerable role in plant speciation and evolution. Currently, the methods allowing revealing and analysis of phylogenetic relationships between varieties, microspecies, hybrid and apomictic complexes are not yet well elaborated. These problems can be partly addressed by using the various DNA fragments analysis and sequencing of coding and non-coding sites of genes. However, as soon as these approaches are designated for study of species groups, genera and other above-species taxonomic units, they are hardily applicable at the species and infraspecies levels. Since last years, a new approach based on the analysis of expression patterns of all genes (transcriptome analysis) has been introduced. The project team plans testing the possibility of using the transcribed sequences for revealing the relationships between taxonomic units of the lower rank by analysis of the DNA-pool as well as comparing the qualitative and quantitative differences in RNA at the level of species and below. Comparative analysis of DNA and RNA-based phylogenies of the studied taxa is also planned.
Разработка комплекса видоспецифичных ДНК маркеров сосудистых растений (ФЦП)
Разработан набор маркеров, который позволяет проводить идентификацию форм в рамках вида в многокомпонентных смесях (SCAR-праймеры и RT-PCR-зонды). Исследован генофонд популяции на однородность и установление границ вида с помощью скрининговых исследований, отражающих состав аллелей в отдельных локусах генома. Разработана методика выделения ДНК из деградировавших образцов.
Выполнение научно-исследовательских работ в области молекулярной биологии и биотехнологии растений и микроорганизмов на базе НОЦ "Сиббиосистемс" (ФЦП)
Разработана концепция молекулярно-генетического маркирования видов растений, используемых в качестве сырья в фармацевтической промышленности. Разработана композиция повышающая устойчивость растений к абиотическим факторам среды. Разработана система эффективной агробактериальной трансформации растений. Разработана техническая документация на получение трансгенных растений- продуцентов БАВ. В ходе реализации проекта зарегистрированы три патента.
Эволюция и вариабельность мобильных элементов генома растений (ФЦП)
Установлено что твердые сорта пшениц достоверно отличаются по относительному содержанию ретротранспозонов Ty1/copia и кодирующей рибосомальную РНК ядерной ДНК от мягких сортов. Разработан метод выявления относительного содержания ретротранспозонов с помощью количественной ПЦР можно использовать при проведении селекционных мероприятий и оценке качества семян пшениц. Разработан метод оценки эволюции растений на основе ретротранспозонов растений на примере сортов пшеницы.
Эволюция геномов растений: поли- и анеуплоидия, влияние мобильных генетических элементов (НШ-1417.2014.4, Грант Президента РФ под рук. А.И. Шмакова)
Подготовлено и проанализировано более 1125 (2012 г.) и 1238 (2013 г.) образцов ДНК видов семейств Pterydophyta, Ranunculaceae, Scrophulariaceae, Rosaceae, Brassicaceae, Fabaceae, Asteraceae, Poaceae Северной Азии - проведено секвенирование участков ядерной и хлоропластной ДНК для 580 (2012 г.) и 672 (2013 г.) таксонов растений. Подготовлены уточненные филогенетические системы восьми семейств сосудистых растений с учетом молекулярно-генетических данных.
Молекулярно-генетические основы видообразования и селекции растений (НШ-250.2012.4, Грант Президента РФ под рук. А.И. Шмакова)
Исследован генофонд популяции на однородность и установление границ вида с помощью скрининговых исследований, отражающих состав аллелей в отдельных локусах генома. Разработан альтернативный контролья видовой принадлежности на основе секвенирования высокополиморфных участков ядерной и хлоропластной ДНК (ITS1-2, rbcL) и поиске в международной системе Bar-Coding.
Проблемы в систематике папоротников семейства Pteridaceae (Pteridophyta) на территории Евразии и поиск их решения по современным данным молекулярной филогении и микроморфологии (МК-6100.2013.4, Грант Президента РФ, Ваганов А.В.)
Собран уникальный гербарный материал по редким представителям птеридофлоры Евразии, проведены экспедиционные исследования по территории Дальнего Востока и Восточного Китая. Составлен подробный конспект семейства Pteridaceae на территории Евразии. Выявлены новые местонахождения отдельных таксонов. Построена филогенетическая система семейства Pteridaceae по шести генам методами молекулярной генетики растений. Получены микрофотографии ключевых родов семейства, проведены многомерные анализы.
Таксономия и фитогеография некоторых важных групп сосудистых растений из России и Китая (РФФИ)
Исследованы коллекции папоротников и цветковых растений (выбранные группы в рамках проекта) в гербариях России (LE, TK, ALTB, NS) и Китая (PE). Всего исследовано около 25 тыс. листов. Проведена ревизия таксономического состава семейства Cryptogrammaceae и Woodsiaceae, триба Euclidieae s. l. (Cruciferae), рода Saussurea и Achnatherum, обобщены имеющиеся сведения по систематике. Проведенные исследования позволили предложить к описанию 2 подсемейства, 4 трибы и несколько внутриродовых таксонов.
Кадастр и определитель лишайников Алтайского края (РФФИ)
Впервые составлен и проанализирован список лишайников Алтайского края, включающий 569 видов, охарактеризовано их распространение по ботанико-географическим районам. Создан интернет ресурс «Кадастр лишайников Алтайского края» на русском и английском языках. На основе биоморфологического показателя вычислено прогнозируемое разнообразие лишайников Алтайского края, которое составляет 882-1084 вида.