| Название НИОКТР |
Неинвазивный мониторинг молекулярной физиологии на протяжении жизни растений
|
| Аннотация |
Проект направлен на решение актуальной проблемы современной аграрной биотехнологии – создание систем неинвазивного мониторинга метаболизма сельскохозяйственных растений.
Грамотное использование минеральных удобрений является критическим фактором, от которого зависят как урожайность культур и восстановление почв, так и экологическая безопасность окружающей среды в целом. Для разработки оптимальных схем применения удобрений необходимо контролировать содержание питательных веществ не только в почве, но и в растениях. Биосенсоры количественного прижизненного имиджинга растений предоставляют информацию о пространственно-временном распределении питательных веществ и микроэлементов в тканях, клетках и субклеточных структурах растений, что является необходимым для успешного развития моделей метаболизма, лежащих в основе биоинженерии сельскохозяйственных культур.
В этом году мы опубликовали улучшенную биолюминесцентную систему грибов FBP3 (Shakhova et al. 2024), свечение которой в 100 раз ярче биолюминесценции системы дикого типа, и применили ее в растениях. Это значительно расширяет возможности оптического имиджинга, позволяя наблюдать события внутри клетки, которые ранее были недоступны для мониторинга.
Целью данного проекта является создание и экспериментальная проверка двух генетически кодируемых биолюминесцентных сенсора для неинвазивного прижизненного мониторинга распределения меди и фосфора в тканях взрослых трансгенных растений. Для решения этой задачи в клетки растений будут внедрены гены биолюминесценции грибов, находящихся под контролем промоторов, чувствительных к содержанию фосфора или меди. Это обеспечит автономное свечение тканей растения в зависимости от концентрации в них этих элементов. Регистрация свечения позволит проводить неинвазивный прижизненный мониторинг молекулярной физиологии растения в течение его жизненного цикла.
Научная новизна проекта состоит в получении генетически кодируемых биосенсоров, в каждом из которых оптимизированный ген люциферазы грибов находится под контролем промотора, чувствительного к содержанию фосфора или меди. В результате интенсивность биолюминесценции тканей растения будет пропорциональна содержанию в них изучаемых элементов. Это позволит впервые описать динамику макро- и микроэлементов в отдельных частях индивидуальных растений в течение всего их жизненного цикла.
Научная значимость результатов данного проекта прежде всего состоит расширении возможностей для неинвазивного мониторинга метаболических процессов в растениях, включая осуществление параллельного мониторинга молекулярной физиологии за счет разделения сенсоров в пространстве. Разрабатываемые биосенсоры найдут применение для изучения физиологии растений в их естественной среде, вне стен лаборатории. С их помощью станет возможным проведение неинвазивных долгосрочных экспериментов по визуализации здоровой физиологии и патологических состояний растений, с мониторингом воздействия удобрений, гербицидов, пестицидов в реальном времени в течение недель, месяцев и лет. Также биосенсор поможет визуализировать развитие инфекций у растений в реальном времени и будет способствовать разработке специализированных трансгенных организмов для экологического мониторинга, например, растений, сообщающих с помощью биолюминесценции о загрязнении почвы тяжелыми металлами. Результаты этой работы расширят наше понимание молекулярных основ физиологии растений. Также полученные данные будут способствовать повышению урожайности культур, возобновлению почв и сохранению экологической безопасности окружающей среды.
|
| Доступ к ОКОГУ исполнителя |
False
|
| Количество связанных РИД |
0
|
| Количество завершенных ИКРБС |
0
|
| Сумма бюджета |
21000.0
|
| Дата начала |
2025-05-28
|
| Дата окончания |
2027-12-31
|
| Номер контракта |
25-14-00349
|
| Дата контракта |
2025-05-28
|
| Количество отчетов |
3
|
| УДК |
577.21
|
| Количество просмотров |
12
|
| Руководитель работы |
Мишин Александр Сергеевич
|
| Руководитель организации |
Габибов Александр Габибович
|
| Исполнитель |
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ НАУКИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НАУЧНЫЙ ЦЕНТР РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ИНСТИТУТ БИООРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ ИМ. АКАДЕМИКОВ М.М. ШЕМЯКИНА И Ю.А. ОВЧИННИКОВА РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК
|
| Заказчик |
Российский научный фонд
|
| Федеральная программа |
Отсутствует
|
| Госпрограмма |
—
|
| Основание НИОКТР |
Грант
|
| Последний статус |
2025-07-10 07:12:32 UTC, 2025-07-10 07:12:32 UTC
|
| ОКПД |
Услуги, связанные с научными исследованиями и экспериментальными разработками в области сельскохозяйственной биотехнологии
|
| Отраслевой сегмент |
—
|
| Минздрав |
—
|
| Межгосударственная целевая программа |
—
|
| Ключевые слова |
Неинвазивный мониторинг,; оптический имиджинг,; автономная биолюминесценция,; трансгенные растения,; люминесцентный биосенсор
|
| Соисполнители |
—
|
| Типы НИОКТР |
Фундаментальное исследование
|
| Приоритетные направления |
—
|
| Критические технологии |
—
|
| Рубрикатор |
34.15.27 - Генетическая инженерия
|
| OECD |
—
|
| OESR |
Биохимия и молекулярная биология
|
| Приоритеты научно-технического развития |
г) переход к высокопродуктивному и экологически чистому агро- и аквахозяйству, разработку и внедрение систем рационального применения средств химической и биологической защиты сельскохозяйственных растений и животных, хранение и эффективную переработку сельскохозяйственной продукции, создание безопасных и качественных, в том числе функциональных, продуктов питания;
|
| Регистрационные номера |
—
|
