Исследование закономерностей и механизмов формирования устойчивости в расщепляющихся популяциях чая (Camellia sinensis (L.) Kuntze) в условиях индуцированного in vitro осмотического стресса для целевой селекции

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 18-76-10001

НазваниеИсследование закономерностей и механизмов формирования устойчивости в расщепляющихся популяциях чая (Camellia sinensis (L.) Kuntze) в условиях индуцированного in vitro осмотического стресса для целевой селекции

Руководитель Самарина Лидия Сергеевна, Кандидат биологических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки "Федеральный исследовательский центр "Субтропический научный центр Российской академии наук" , Краснодарский край

Конкурс №30 - Конкурс 2018 года по мероприятию «Проведение исследований научными группами под руководством молодых ученых» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными

Область знания, основной код классификатора 06 - Сельскохозяйственные науки; 06-103 - Садоводство, овощеводство

Ключевые слова Camellia sinensis, in vitro, расщепляющиеся популяции, генотипирование, фенотипирование, осмотический стресс, морфометрические параметры, бихимические маркеры, фотосинтетическая активность, микросателлиты,SSR, полиморфизм

Код ГРНТИ68.35.03

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Проект направлен на решение фундаментальной научной проблемы повышения устойчивости чая (Camellia sinensis (L.) Kuntze ) к абиотическому стрессу, поиск специфических механизмов устойчивости у самых северных генотипов и выявление взаимосвязей реакций на морфологическом, физиологическом и генетическом уровнях. Чай (Camellia sinensis (L.) Kuntze ) по употреблению занимает одно из первых мест в мире среди безалкогольных напитков, культивируется на Кавказе более 100 лет, где он произрастает в самых экстремальных экологических условиях мира. Во многих странах и регионах-производителях чая, как и в Кавказском регионе, главными лимитирующими факторами возделывания являются засуха и заморозки, которые снижают продуктивность чайных плантаций на 15-45 %. Мировые исследования помогли выявить многие физиолого-биохимические и генетические механизмы ответа растений чая, среди которых различные морфологические изменения, осмотическая регуляция, нейтрализация реактивных форм кислорода и гормональная регуляция. Также проанализирован транскриптом чая в условиях засухи, в результате чего было выявлено множество генов ответа на этот стресс-фактор (Liu et al. 2016; Wang et al. 2016). Однако, опубликованные результаты получены лишь на единичных сортах, при этом у разных генотипов механизмы устойчивости могут отличаться (Charrier et al. 2015). К тому же, было показано, что в различных климатических условиях регуляция ответа на стресс у растений может протекать по-разному (Chapin et al. 2003), поэтому необходимо верифицировать данные, полученные на зарубежных генотипах, применительно к кавказским генотипам, произрастающим в самой северной зоне возделывания чая. В рамках предлагаемого проекта впервые будут исследованы специфические механизмы устойчивости у отечественных генотипов чая (расщепляющие популяции и их исходные формы) в ответ на индуцированный осмотический стресс (засуху и заморозки) на морфологическом, микроструктурном, физиолого-биохимическом уровнях, и проведено их генотипирование SSR-маркерами, ассоциированными с генами устойчивости к абиотическому стрессу. Будут выявлены корреляции реакций на засуху и заморозки, для определение сходств/различий ответа. Морфофизиологические данные будут сопоставлены с данными генотипирования с целью выявления корреляционных связей между этими матриксами данных и идентификации специфических маркеров устойчивости у кавказских генотипов. Сопоставление генетических и фенотипических данных позволят получить новые знания в системе взаимодействия генотип/среда. В рамках проекта будут разработаны адаптированные протоколы моделирования засухи и мороза в контролируемых условиях для чая и разработана информативная система дескрипторов для характеристики геноресурсов по признаку устойчивости. Современные зарубежные физиологические, геномные и транскриптомные знания будут экстраполированы на российские генотипы чая для их верификации и выявления сходства/различия механизмов устойчивости и особенностей стрессового ответа у самых северных в мире сортов чая. Полученные результаты позволят достоверно идентифицировать специфические механизмы устойчивости и выявить новых доноров хозяйственно-ценных признаков в кавказской гермоплазме чая, упростить и ускорить подбор родительских пар, тем самым повысить эффективность селекционного процесса, направленного на расширение ареала возделывания этой культуры.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Самарина Л.С., Рындин А.В., Малюкова Л.С., Маляровская В.А., Гвасалия М.В., Рахмангулов Р.С., Конинская Н.Н., Великий А.В., Буртовой А.В. ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ И МОЛЕКУЛЯРНЫЕ МЕХАНИЗМЫ АДАПТАЦИИ ЧАЯ На ЗАСУХУ- ОБЗОР Сельскохозяйственная биология (год публикации - 2019)

2. Самарина Л.С., Гвасалия М.В., Конинская Н.Г., Рахмангулов Р.С., Ефремов А.М., Киселева Н.С., Рындин А.В., Ханке М.В. Long-term in vitro propagation of tea (Camellia sinensis (L.) Kuntze) affects genetic fidelity Plant Cell Tissue and Organ Culture (год публикации - 2019)

3. Самарина Л.С., Малюкова Л.С., Гвасалия М.В., Маляровская В.И., Ефремов А.М., Лошкарёва С.В., Туов М.Т. ГЕНЕТИЧЕСКИЕ МЕХАНИЗМЫ АККЛИМАТИЗАЦИИ ЧАЙНОГО РАСТЕНИЯ (Camellia sinensis (L.) Kuntze) К ХОЛОДОВОМУ СТРЕССУ: ОБЗОР Вавиловский журнал генетики и селекции (год публикации - 2019)

4. Самарина Л.С., Гвасалия М.В., Маляровская В.И., Малюкова Л.С., Рахмангулов Р.С., Конинская Н.Г., Астанин А.И. Информативность биохимических индикаторов при индукции осмотического стресса чая (Camellia sinensis (L.) Kuntze) in vitro Субтропическое и декоративное садоводство, № 67. С. 166-171. (год публикации - 2018)
10.31360/2225-3068-2018-67-166-171

5. Самарина Л.С., Гвасалия М.В., Конинская Н.Г., Рахмангулов Р.С., Ефремов А.М., Киселева Н.С., Рындин А.В., Ханке М.В. A comparison of genetic stability in tea [Camellia sinensis (L.) Kuntze] plantlets derived from callus with plantlets from long-term in vitro propagation Plant Cell, Tissue and Organ Culture (PCTOC), 138(3):467-474 (год публикации - 2019)
10.1007/s11240-019-01642-2

6. Самарина Л.С. , Малюкова Л.С., Гвасалия М.В. , Ефремов А.М. , Маляровская В.И., Лошкарёва С.В., Туов М.Т. Генетические механизмы акклиматизации чайного растения (Camellia sinensis (L.) Kuntze) к холодовому стрессу Обзор Вавиловский Журнал Генетики и Селекции (год публикации - 2019)

7. САМАРИНА Л.С., РЫНДИН А.В., МАЛЮКОВА Л.С., ГВАСАЛИЯ М.В. , МАЛЯРОВСКАЯ В.И. ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ И ГЕНЕТИЧЕСКИЕ МЕХАНИЗМЫ ОТВЕТА ЧАЙНОГО РАСТЕНИЯ (Camellia sinensis (L.) Kuntze) НА ЗАСУХУ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ БИОЛОГИЯ, 54(3):458-468 (год публикации - 2019)
10.15389/agrobiology.2019.3.458rus

8. Л.С. Самарина, Л.С. Малюкова, А.М. Ефремов, Т.А. Симонян, А.О. Мацькив, Н.Г. Конинская, Р.С. Рахмангулов, М.В. Гвасалия, В.И. Маляровская, А.В. Рындин, В. Тонг, М.В. Ханке Physiological, biochemical and genetic responses of Caucasian tea (Camellia sinensis (L.) Kuntze) genotypes under cold and frost stress Molecular Breeding (год публикации - 2020)

9. Л.С. Самарина, Н.Г. Конинская, Р.С. Рахмангулов, А.В. Великий, А.В. Буртовой, Р. Чоудхари, М.В. Гвасалия, В.И. Маляровская, Л.С. Малюкова Potential of controlled hybridization of Caucasian tea (Camellia sinensis (L.) Kuntze) cultivars for development F1 populations Indian Journal of Experimental Biology (год публикации - 2020)

10. Самарина Л.С., Малюкова Л.С., Ефремов А.М., Симонян Т.А., Мацькив А.О., Конинская Н.Г., Рахмангулов Р.С., Гвасалия М.В., Маляровская В.И., Рындин А.В., Орлов Ю.Л., Тонг В., Ханке М.-В. Physiological, biochemical and genetic responses of Caucasian tea (Camellia sinensis (L.) Kuntze) genotypes under cold and frost stress PeerJ, 8(12):e9787 (год публикации - 2020)
10.7717/peerj.9787

11. Самарина ЛС, Мацкив АО, Симонян ТА, Конинская НГ, Маляровская ВИ, Гвасалия МВ, Малюкова ЛС, Мытдыева АО, Мартинез-Монтеро М, Чоудхари Р, Рындин АВ Biochemical and Genetic Responses of Tea (Camellia sinensis (L.) Kuntze) Microplants under Mannitol-Induced Osmotic Stress In Vitro MDPI Plants, 9(12), 1795 (год публикации - 2020)
10.3390/plants9121795

12. Samarina LS, Bobrovskikh AV, Doroshkov AV, Malyukova LS, Matskiv AO, Rakhmangulov RS, Koninskaya NG, Malyarovskaya VI, Tong W., Xia E, Manakhova KM, Ryndin AV, Orlov YL Comparative Expression Analysis of Stress-Inducible Candidate Genes in Response to Cold and Drought in Tea Plant [Camellia sinensis (L.) Kuntze] Frontiers in Genetics (год публикации - 2020)
10.3389/fgene.2020.611283

Публикации