В конце прошлого года в Демидовском университете начала работу научно-образовательная лаборатория молекулярной генетики и биотехнологии, учрежденная в вузе в рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030». Об открытиях биологов, способных существенно повлиять на жизнь региона и страны, рассказал нам руководитель объединения ученых, кандидат биологических наук, декан факультета биологии и экологии ЯрГУ Олег Маракаев.


— Олег Анатольевич, как и почему была создана лаборатория?

Несколько последних лет на факультете активно развивается центр коллективного пользования, где сосредоточена уникальная для нашего региона приборная база, необходимая для молекулярно-генетических исследований. Эти исследования проводятся у нас давно, в основном они имеют фундаментальный характер. Взаимодействие с нашими коллегами и партнерами из Ярославского НИИ животноводства и кормопроизводства, которые находились ближе, чем мы, к практической реализации научных разработок, позволили нам объединить усилия и создать лабораторию молекулярной генетики и биотехнологии как отдельную структурную единицу на базе ЯрГУ.

Открытие лаборатории в декабре 2021 года дало импульс тем нашим исследовательским работам и института животноводства и кормопроизводства, сконцентрировало внимание ученых на решении проблем региона. Деятельность ученых — не теоретизирование в абсолютном смысле, она должна иметь «практические выходы».

— Чем заняты ученые лаборатории?

Мы движемся в нескольких направлениях. Одно из них — работа с системами по управлению ростом и развитием растений с помощью микробиологических препаратов. Выращиваем определенные культуры на испытательных участках на разных агрофонах с отличающимися вариантами обработки биопрепаратами, тем самым апробируем на практике микробиологические штаммы, выделенные и идентифицированные с использованием молекулярно-генетических методов учеными Демидовского университета. Микробные почвенные штаммы, производящие ценные биологические соединения, полученные на территории Ярославской области, являются аборигенными и подходящими для наших агроклиматических условий. Они определены, описаны, изучены их свойства. Испытания на полях подводят нас к моменту регистрации созданных биопрепаратов как готового продукта, способного оказать влияние на рост и стрессоустойчивость различных культур и рекомендуемого к использованию в промышленных масштабах.

Также ученые лаборатории изучают генотипы животных, выясняя, какие из них в дальнейшем могут быть более продуктивными. Методами молекулярной генетики мы устанавливаем родственные связи между отдельными особями и следим за переходящими из поколения в поколение хозяйственно-ценными признаками. Это позволяет составлять генетические паспорта животных, сохранять их ценные генотипы.

Кроме того, мы развиваем исследования в сфере биоремедиации — восстановления разных экосистем, прежде всего водоемов. Молекулярно-генетический анализ воды позволил выявить виды, являющиеся основными продуцентами(«производителями») микроцистинов (токсинов водорослей). Проводится оценка эффективности некоторых методов удаления разных типов цианотоксинов из воды. В частности, уже долгие годы мы изучаем степень и характер загрязнений водоемов верхневолжского региона — озера Неро и Плещеева озера, рек Волги и Которосль. В рамках деятельности лаборатории мы разрабатываем современные молекулярные тест-системы, ищем эффективные способы снижения эвтрофирования и восстановления.

— На что ученые лаборатории полагаются в работе?

Мы используем разнообразные методы – полимеразная цепная реакция, рестрикционный анализ фрагментов амплификации, электрофоретическое разделение фрагментов, инсерционный мутагенез, перенос генетического материала в клетку, секвенирование, профилирование экспрессии генов, биоинформатическая обработка – при решении задач, связанных с изучением живых систем.

Объединяющим началом лаборатории является набор современных методов и методик исследований вкупе с уникальным оборудованием.

— Какими масштабными проектами и экспериментами занималась лаборатория? Были ли прорывы?

В качестве примера могу привести работу нашего научного сотрудника Андрея Сидорова. Он выделил, определил и описал у орхидных умеренного климата северного полушария ассоциативную микробиоту, то есть симбиотические микроорганизмы, которые ранее не были изучены у этих растений.

Согласно проведенным исследованиям, растения существуют не как отдельные организмы, а в совокупности с бактериями и грибами. Ученые лаборатории выделяют эти микроорганизмы, идентифицируют с использованием молекулярно-генетических методов, устанавливают важнейшие свойства, которые оказывают влияние на рост и развитие растений — способность синтезировать гормоны, продуцировать антибиотики, проявлять фосфатмобилизирующую активность.

После установки комплекса свойств микроорганизмов, влияющих на растения, штаммы бактерий подвергаются серии испытаний для определения их ростостимулирующей активности. По результатам опытов отбираются наиболее перспективные штаммы, проводится их паспортизация и включение в коллекцию промышленных микроорганизмов. Штамм приобретает официальное имя и регистрируется.

Это лежит в основе разработки современных биопрепаратов для растений, которые обрабатываются при посеве и вегетации. Обладая уникальными свойствами фиксировать азот и синтезировать гормоны, биопрепараты регулируют рост и развитие растений.

За время работы мы выделили около 300 штаммов бактерий, обладающих в той или иной степени ростостимулирующей активностью.

— Какое влияние оказывают ваши разработки на агропромышленность региона?

Штаммы изначально адаптированы к нашим почвам и климатическим условиям. Поэтому свойства биопрепаратов на их основе проявляются наиболее активно в нашем регионе.

По сравнению с химическими, микробиологические препараты могут быть более эффективными для управления ростом и развития растений. Кроме того, их использование экономично и экологично.

— Какие цели ставит перед собой лаборатория на ближайшее будущее?

Более половины сотрудников лаборатории — молодые ученые, средний возраст — 27-28 лет, и у нас много планов, проектов и инициатив. В ближайшем будущем мы хотели бы активнее развивать научные исследования на основе молекулярно-генетических, геномных и биоинформационных технологий.

Перспективным будет изучение механизмов функционирования генетических систем и физиолого-биохимических особенностей живых систем, идентификация и паспортизация биообъектов, структурно-функциональные исследования с использованием метагеномных технологий, исследования молекулярных механизмов взаимодействия организмов между собой in vivo и in vitro, разработка на основе ПЦР диагностических тест-систем и новых способов обнаружения биоагентов биологического и токсического загрязнения среды. Хотелось бы также, чтобы увеличивалось количество заказов от профильных организаций и предприятий на научно-практические разработки.