Загальна характеристика основних досягнень

Загальна характеристика основних досягнень

Вивчено вплив різних доз ультрафіолету В на експресію різних ізотипів α-тубуліну. Досліджено зміни рівнів нітротирозилювання білків Arabidopsis thaliana при дії на ультрафіолету В. Отримано докази нітротирозилювання α-тубуліну A. thaliana. Встановлено дозову та часову залежність організації мікротрубочок клітин первинного кореня A. thaliana і суспензійної культури клітин тютюну BY-2 від дії NO.

Досліджено вплив N,N-диметилсфінгозину (інгібітор протеїнкінази С та казеїнкінази 1) на зміни параметрів росту та морфології первинного кореня A. thaliana та організацію мікротрубочок у різних типах клітин усіх функціональних зон первинного кореня A. thaliana. Виявлено, що найбільш чутливими до дії цього інгібітору є мікротрубочки перехідної зони кореня та зоні розтягу, які змінюють свою орієнтацію із поперечної на хаотичну або повздовжню відносно основної осі кореня. Показано, що виявлені порушення орієнтації мікротрубочок співвідносяться зі змінами загальної морфології первинних коренів проростків A. thaliana, зокрема з формуванням кореневих волосків.

Узагальнено дані щодо закономірностей структури і розташування інтерактивних сайтів на поверхні молекул тубулінів, проведено скринінг відомих біологічних речовин на спорідненість до тубулінів різного походження. Реконструйовано просторову структуру α-тубуліну вівса (Avena sativa) та за допомогою методу молекулярної динаміки проведено скрінінг на спорідненість до нього новосинтезованих речовин нітро- та динітробензольного рядів. Досліджено фітотоксичну дію відібраних сполук за допомогою Avena-тесту. Проведено жорсткий докінг за алгоритмом швидкого перетворення Фур’є представників бензимідазолів та динітроанілінів з молекулою цитозольної форми FtsZ-білку A. thaliana та ідентифіковано ймовірні сайти взаємодії кожного з цих класів антимікротрубочкових сполук.

Завершено реконструкцію кіному A. thaliana. За гомологією послідовностей каталітичних доменів протеїнкіназ тварин, рослин, грибів та міксоміцетів ідентифіковано їх консенсусні ділянки. Виявлено протеїнкінази Physcomitrella patens, залучені у фосфорилювання білків мікротрубочок та регуляцію клітинного поділу. Проведено пошук сайтів фосфорилювання цитоскелетних білків рослин за допомогою on-line сервісів. Реконструйовано просторову структуру комплексів протеїнфосфатаз типу 1 та 2А з високоселек-  тивним інгібітором мікроцистином. Також визначено амінокислотний склад сайту зв’язування цих фосфатаз з селективними інгібіторами калікуліном та таутоміцином.

Досліджені гравіметричні і термічні ефекти при нагріванні до 850º С рослинного білок-, оліє- і вуглеводовміщуючого  матеріалу в залежності від хімічного складу. Показано, що втрата вологи (10÷25%) характеризується ендотермічним (80-100ºС) і  екзотермічним (200-280ºС) ефектами, які відповідають: а) випаруванню між- і внутрішньоклітинної води,  б) дегідратації вуглеводів рослин. Показана можливість впливу високих механічних напруг на порушення макроструктури насіння амаранту з розподілом олії в шарі спресованого насіння  без виділення рідкої фази, встановлено утворення високоорганізованої структури низькомолекулярних вуглеводів. Вибрані штами мікроорганізмів та визначено умови обробки з наступним отриманням зразків ферментованих соєвих повножирових суспензій із задовільними органолептичними показниками.

Проведено пошук перспективних продуцентів амінокислот – треоніну і триптофану. Крім дріжджів, відібрані бактеріальні культури (Brevibacterium sp. та Corynebacterium glutamicum). Визначено склад амінокислот культуральної рідини та біомаси в процесі ферментації. Визначена ауксотрофність продуценту треоніну - Brevibacterium sp. за гомосерином, лейцином і треоніном. Відібрана культура Corynebacterium glutamicum 3 в якості перспективного продуцента триптофану. Оптимізовано синтетичне середовище для культивування продуценту додаванням: відходів цукрового виробництва – меляси (джерело вуглецю) - 1%; стимулятору росту, який підвищує синтез триптофану на 30%.  Розроблені принципові схеми технологічних процесів біосинтезу треоніну і триптофану.

Підібрані і перевірені дослідно-промислові целюлозолітичні ферментні препарати для гідролізу лігноцелюлози соргової багаси. Визначений вид дріжджів для ферментації розчинних цукрів та гідролізату багаси цукрового сорго, максимальна концентрація цукрів у живильному середовищі, що забезпечує найбільшу економічність процесу. Визначені дефіцитні компоненти та технологічні показники відносно їх введення до складу комплексного живильного середовища.

Досліджено  жирнокислотний склад біомаси та культуральної рідини, вміст вітамінів, сирого жиру, сирого протеїну відібраних видів грибів, вирощених на продуктах переробки амаранту. Проведено медико-токсикологічне дослідження міцеліальної маси та культуральної рідини Cordyceps sinensis, визначено вміст в них мікроелементів. За показником накопичення біомаси відібрано види грибів - деструкторів відходів харчової промисловості та рослинництва.  Розроблені технологічна інструкція на отримання харчової добавки на основі гриба  C. sinensis та проект технічних умов на неї.

Здійснено агробактеріальну трансформацію сегментів гіпокотилів льону-довгунця. Отримано рослини-регенеранти з петіолей та сегментів гіпокотилів рижію (Camelina sativa). Доведено ефективність агробактеріальної та біолістичної трансформації ячменю геном лактоферину. Протрансформовано сорти картоплі української селекції (Зарево, Світанок, Вернісаж і Левада) синтетичними Cry-генами, проведено їх молекулярно-генетичний аналіз, а отримані трансформанти адаптовано для вирощування у відкритому грунті. Введено в культуру трансгенні рослини ріпаку та гібриди F1 та F2, отримані від різних комбінацій схрещувань ГМ ріпаку з дикими родичами та проведено їх молекулярно-генетичний та цитологічний аналіз.

Вивчено популяцію озимої м`якої пшениці F₁ від схрещування майже ізогенних ліній (МІЛ) за гліадиновими локусами GLI-D1-4 ´ GLI-B1-3 на основі сорту Безоста 1. Проведено аналіз генетичної структури популяції зерен F₂, отриманого при вирощуванні контрольних та опромінених гібридних зерен F₁   Виявлено вплив гама-опромінення сухого зерна на передзиготичні процеси рослин F₁, як приводили до зниження частоти жіночих гамет з житньою транслокацією. Найбільш частою мутацією після опромінення в дозі 200 Гр в локусах гліадинів є відсутність цілого блоку компонентів алеля (найбільш ймовірно – делеція). Відпрацьовано протокол виділення геномної  ДНК з зернових культур (пшениця, ячмінь) для проведення ПЛР, створено банк геномної ДНК пшениці та ячменю.

Проведено електрофоретичний аналіз запасних білків ендосперму – гліадинів та високомолекулярних субодиниць глютенінів зразків Aegilops lorentii з трьох кримських популяцій.  Досліджено генетичну структуру за локусами запасних білків – гліадинів Gli-U1, Gli-M^b1 та високомолекулярних субодиниць глютенінів Glu-U1, Glu-M^b1 – трьох популяцій A. lorentii. На основі аналізу зразків колекції Ae. lorentii складено проект каталогу алелів локусу Gli-M^b1. Доповнено каталоги алелів локусів високомолекулярних субодиниць глютенінів Glu-U1, Glu-M^b1 новими алелями.

Розроблено протокол отримання комплексу багатошарових нанотрубок з плазмідною ДНК, що містить GUS ген, у вигляді колоїдного розчину для подальшого застосування у трансформації рослинних клітин. Створено флуоресцентні ДНК-конструкціі представників калієвих каналів родини ТРК (двопорові калієві канали). Проведена транзієнтна трансформація протопластів та встановлені відмінності у вакуолярній локалізації

двох представників родини ТРК (OsTPKa, OsTPKb) рису. Встановлено, що здебільшого OsTPKb локалізований у протеїн-зберігаючих вакуолях, OsTPKa - у центральних літич-

них вакуолях. Також клоновані флоуресцентні ДНК-конструкції для протонно-натрієвих ексченджерів родини NHX із Arabidopsis thaliana.   

Розроблено ефективні методи регенерації рослин цукрового буряку з листових дисків в культурі in vitro. Оптимізовано існуючі підходи до регенерації рослин цукрового буряку та підібрано дві комбінації живильнихо середовищ, що дозволяють ефективно отримувати регенеранти цукрового буряку з листових дисків лінії ММ ½.

Отримано перші зразки наночастинок металів (срібло, кадмій) за допомогою фітохімічних ємкостей та здійснена їх первинна характеристика.

Розроблено методику молекулярно-генетичного аналізу сортів пшениці до бурої іржи з використанням специфічних зондів до генів Lr. Із 30 проаналізованих сортів пшениці миронівської селекції  4 були визначені як Lr-позитивні (потенційно стійкі) до бурої іржи. Це сорти Деметра, Миронівська 30, Веста, Святкова, які можна розглядати як перспективні у відношенні подальшої селекції сортів пшениці на стійкість до грибів родини Puccinia.

Відібрані штами за продуктивністю та технологічністю біосинтезу бутанолу. Серед ферментаційних середовищ відібране кукурудзяне борошно в якості основного середовища для промислового виробництва бутанолу. Первапорація модельних та реальних ферментаційних сумішей крізь зразки ПТМСП мембран показала, що домінуючий вплив на зниження загального потоку перміату та фактору розділення реальних ферментаційних сумішей мали низькомолекулярні органічні речовини (побічні продукти ферментації).

Проведено клоновий аналіз 3-х промислових продуцентів лізину, клони оцінені за накопиченням лізину в періодичних умовах культивування. Підібрано та оптимізовано мінімальне середовище для вивчення ауксотрофності штамів корінебактерій. Досліджено ауксотрофність штамів корінебактерій щодо 16 амінокислот на твердих та рідких середовищах,   встановлено, що більшість клонів  є ауксотрофами за лейцином. Показано, що клони, які синтезують лізин мають зміни в генах hom (гомосериндегідрогенази) та lysC (аспартаткінази). Вибрано клони для здійснення генно-інженерного вдосконалення продуцента (6-leu-, trp-, met-; 7- leu-, trp-, tre-, ileu-;11-leu-,trp-). Виділено геномну та плазмідну ДНК клонів Brevibacterium sp.. Показано, що клони різняться за геномною та плазмідною ДНК, тобто є генетично неоднорідними.

            Проведено порівняльний аналіз існуючої практики державної реєстрації ГМ продовольчої сировини та кормів і розроблено рекомендації  щодо вдосконалення діючої за-

конодавчої бази. Узагальнено недоліки, що містить  текст Закону України «Про державну систему біобезпеки при створенні випробуванні та практичному використанні генетично модифікованих організмів». Запропоновано критерії для оцінки потенційного впливу ГМО на навколишнє природне середовище та проаналізовано особливості  проведення оцінки ризиків у випадку  вивільнення ГМО у відкриту систему з метою державної апробації, (випробувань). Розроблені вимоги до організацій, що проводитимуть державне випробуваня та вимоги до матеріалів, що містять інформацію про ГМО, отриману за допомогою аналітичних методів. Проведено моніторинг міжнародної та вітчизняної нормативно-правової бази щодо обігу ГМО та обгрунувані шляхи її вдосконалення. Складено переліки ГМ-вмісної продукції та кормів, що дозволені для використанні у ЄС та Російській Федерації. За результатами роботи запропоновані зміни та доповнення до Закону України «Про державну систему біобезпеки при створенні випробуванні та практичному використанні генетично модифікованих організмів».