На пути к «чистому» сельскому хозяйству

Лауреаты конкурсов Президентской программы исследовательских проектов в 2017 году

Александра ДУБРОВИНА с инициативным проектом «Разработка новых подходов для индукции РНК – интерференции у растений» стала лауреатом конкурса 2017 года на получение грантов Российского научного фонда по мероприятию «Проведение инициативных исследований молодыми учёными» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учёными, в том числе молодыми учёными. Александра – кандидат биологических наук, работает в должности старшего научного сотрудника в лаборатории биотехнологии БПИ ДВО РАН, теперь – ФНЦ Биоразнообразия наземной биоты Восточной Азии ДВО РАН.

Но прежде чем мы перейдём к беседе об этом проекте, напомним немного о самой победительнице – молодом талантливом учёном – Александре Сергеевне Дубровиной, о которой мы не раз рассказывали на страницах нашей газеты. Итак, Александра родилась 13 февраля 1986 года в с. Черноручье Лазовского района Приморского края, в 1989 году переехала в п. Преображение, где в 1992 году начала обучение в средней школе №11, которую закончила в 2003 году с серебряной медалью и поступила на отделение биохимии и биотехнологии Академии экологии, морской биологии и биотехнологий Дальневосточного государственного университета, специальность «биохимия», очное отделение. Во время обучения в университете вела активную научную работу в БПИ ДВО РАН в должности лаборанта-исследователя под руководством кандидата биологических наук Константина Вадимовича Киселёва. Окончила ДВГУ в 2008 году с красным дипломом (специальность – «биохимия»). С 1 июля 2008 года продолжила работу в лаборатории биотехнологии БПИ ДВО РАН в должности младшего научного сотрудника. С 1 ноября 2008 года проходила обучение в заочной аспирантуре ДВО РАН по специальности «биотехнология». 26 февраля 2010 года успешно защитила кандидатскую диссертацию по теме «Влияние трансформации клеточной культуры винограда Vitis amurensis Rupr. геном rolB из Agrobacterium rhizogenes на биосинтез резвератрола» под руководством академика РАН Юрия Николаевича Журавлёва, после чего продолжила научную работу в БПИ ДВО РАН в должности младшего научного сотрудника. С 8 августа 2010 года по 17 мая 2011 года находилась в отпуске без содержания в БПИ ДВО РАН в связи с прохождением обучения по программе «Молекулярная биология» и научной стажировки в лабораториях университета Юты г. Солт Лейк Сити, США. С 23 мая 2011 года и по настоящее время продолжает научную работу в лаборатории биотехнологии БПИ ДВО РАН в должности старшего научного сотрудника.

– Александра, расскажите о победившем в конкурсе проекте «Разработка новых подходов для индукции РНК – интерференции у растений», в чём он заключается?

– В настоящее время в мировой научной практике активно проводятся исследования по получению трансгенных растений для повышения устойчивости к стрессовым условиям окружающей среды, повышению урожайности или для улучшения качественных характеристик сельскохозяйственной продукции. В этой области достигнут значительный успех, однако в нашей стране и в большинстве стран Европейского союза законодательно запрещено или наложены ограничения на производство и высевание генетически модифицированных организмов (ГМО). Действительно, многое в настоящее время остается неизвестным о последствиях генетических модификаций и грубого вмешательства в структуру генома растения, что вызывает вопросы о безопасности ГМО, и поэтому разработка новых экологически чистых и генетически безопасных подходов для изменения различных характеристик растений без модификации их генома является чрезвычайно актуальной задачей. Настоящий проект посвящён разработке новых подходов для регуляции активности генов растений с целью изменения свойств растений без использования генетически модифицированных организмов, пестицидов, или других небезопасных и законодательно запрещённых в нашей стране технологий. Настоящую проблему предлагается решить с помощью разработки новых способов доставки малых РНК в сосудистую систему и непосредственно в клетки растения для последующей индукции процессов РНК-интерференции (или замолкания) растительных генов, активная экспрессия которых препятствует эффективной защите растений от стрессов, снижает качественные характеристики растительной продукции или сдерживает продуктивность растений. Разработка и активное применение таких подходов, несомненно, будет способствовать не только переходу к высокопродуктивному и экологически чистому сельскому хозяйству, но и продлению сроков хранения сельскохозяйственной продукции и созданию продуктов питания с улучшенными свойствами. Кроме того, настоящий проект также посвящён исследованию механизмов и скорости проникновения нуклеиновых кислот в растения, характера и скорости их распространения, и, самое важное, возможности влиять на экспрессию растительных эндогенных генов, как в локальном, так и в системном порядке с помощью доставки малых РНК или их предшественников из внешней среды.

– Кто участвует в этом проекте?

– В настоящее время в научный коллектив пока вхожу только я, но планируется введение в коллектив одного-двух студентов Дальневосточного федерального университета.

– Какие исследования предполагает ваш проект?

– Недавно стали появляться интригующие сообщения о возможности индукции процессов РНК-интерференции (или замолкания генов) у растений и увеличения защитных свойств растений против вирусной и грибной инфекции с помощью достаточного простого опрыскивания растений различными растворами малых РНК или их предшественников, сконструированных против некоторых мРНК патогена. Существуют также сообщения о возможности влиять таким образом на работу некоторых генов, находящихся в геноме самого растения. Важно, что индукция РНК-интерференции у растений ранее выполнялась, только включая этап получения трансгенного растения, либо применение конструкций на основе ослабленных вирусов растений.

Настоящий проект предполагает апробацию и усовершенствование подходов для введения малых РНК в клетки растения и его сосудистую систему, исследованию возможности регуляции активности собственных эндогенных генов растения, а также исследованию возможности применения опрыскивания или других способов экзогенного введения нуклеиновых кислот для индукции процессов РНК интерференции и изменения свойств растений в желаемом направлении. В случае если предположение о возможности регуляции экспрессии целевых эндогенных генов растений предлагаемым способом не подтвердится, то планируется, во-первых, опубликовать получение отрицательного результата, а с другой стороны апробировать для условий нашей страны и усовершенствовать опубликованные методики экзогенного применения малых РНК для повышения устойчивости сельскохозяйственного растения против грибных или вирусных патогенов, широко распространенных в нашей стране.

– Какие результаты и когда могут быть получены?

– Продолжительность проекта два года. Планируется публикация не менее трёх статей, индексируемых в базах данных «Сеть науки» (Web of Science Core Collection) или «Скопус» (Scopus).

Конечным результатом проекта будет являться проверка возможности и разработка максимально стандартизированного подхода для регуляции экспрессии трансгенов и эндогенных генов растений и, соответственно, изменения свойств растений с помощью экзогенного применения малых некодирующих РНК или их предшественников без использования генно-инженерных модификаций генома растения и ослабленных вирусов растений.

– Как и в каких областях могут быть использованы результаты ваших исследований?

– Полученные данные могут быть использованы в практической биотехнологии, в сельском хозяйстве и в дальнейших фундаментальных научных исследованиях для получения растений с измененными свойствами.

– Какое значение будут иметь полученные данные?

– Проект предполагает разработку подхода для получения растений с улучшенными свойствами без получения генно-модифицированных организмов, что имеет высокую значимость для развития сельского хозяйства в нашей стране. Предполагаемые результаты несут значительную новизну и имеют высокий потенциал для использования в нашей стране и мировым сообществом для развития сельского хозяйства и защиты растений в целом. Кроме того, предполагается получение новых фундаментальных знаний о механизмах и скорости проникновения нуклеиновых кислот в растения, характера и скорости их распространения, и, самое важное, возможности влиять на экспрессию растительных эндогенных генов растений.

– Какие исследования планируете на ближайшие годы?

– Исследования по теме настоящего проекта, а также участие в исследованиях лаборатории по изучению механизмов регуляции биосинтеза ценных биологически активных веществ растений и устойчивости растений к неблагоприятным условиям окружающей среды.

– Примите от нас пожелания неиссякаемой энергии и успехов в ваших интересных и нужных исследованиях в изменении свойств растений без использования генно-инженерных модификаций генома растения и ослабленных вирусов растений. Пусть у вас всегда будет время, здоровье и финансовые возможности для дальнейших активных научных исследований!

– Спасибо!

Фото Леонида МАКОГИНА