Проекты

«Влияние трофических условий на рост биомассы популяции вольфии бескорневой (Wolffia arrhizal(l.) Horkelex wimm) в культуре in vitro»

Работа призёра открытой городской научно-практической конференции «Курчатовский проект - от знаний к практике, от практики к результату» в секции «Поиск» среди работ учащихся 10-11 классов

Направление работы: Экология
Авторы работы: ГБОУ Школа № 185
Предметы: Биология
Классы: 10 класс
Мероприятия: Открытая городская научно-практическая конференция «Курчатовский проект − от знаний к практике, от практики к результату» 17 апреля 2019 года

Актуальность работы

Актуальность исследования определяется тем, что достижения в области генной инженерии способствовали развитию интереса к использованию растений в качестве биофабрик, продуцирующих биологически активные соединения и белки фармацевтического назначения. Вольфия бескорневая имеет ряд преимуществ по сравнению с другими объектами: малый размер, большая скорость размножения, высокое содержание белков в сухой массе, отсутствие корней – все это делает возможным ее глубинное   культивирование в биореакторе в качестве продуцента целевых белков.

Цель

Изучение влияния условий культивирования in vitro Вольфии бескорневой на эффективность размножения и прирост биомассы растений.

Задачи

- Изучить влияние жидких сред с различной концентрацией минеральных и органических веществ на прирост популяции вольфии в условиях in vitro;

- Изучить влияние агаризованных сред на прирост популяции вольфии в условиях in vitro;

- Изучить фенотипическую изменчивость Вольфии бескорневой;

- Сравнить скорость размножения контрольных растений и линии с измененным фенотипом.

Описание работы

В ходе работы изучалось влияние разных сред с различной концентрацией минеральных и органических веществ на прирост популяции вольфии в условиях in vitro. Для этого использовали среду Шенка-Хильдебрандта и среду W3M, разработанную в лаборатории генной инженерии растений ВНИИСБ специально для культивирования вольфии. Среды составлялись как с органическими компонентами, так и без. Растения помещали в колбы емкостью

0,5 л на жидкие питательные среды (100 мл в каждой колбе) в количестве 100 штук на каждую культуральную емкость. Один вариант опыта предусматривал культивирование в стационарных условиях (стеллаж), другой - на шейкере. Учет численности популяции производили через 24 дня после посадки. Кроме того, растения помещали на агаризованные питательные среды Мурасиге-Скуга, Шенка-Хильдебрандта и W3M в количестве 100 штук на одну чашку Петри в пятикратной повторности для каждого варианта. Каждую неделю производили визуальный учет роста и развития популяции. Учетный период составлял 24 дня от момента посадки. В работе также исследовали фенотипическую изменчивость Вольфии бескорневой, наблюдающуюся у ряда линий вольфии после проведения генетической трансформации. Наблюдения проводили с использованием бинокуляра «Leica». Автором также был проведен эксперимент по изучению скорости размножения контрольных растений и линии с измененным фенотипом по второму типу с образованием конгломератов. Растения были посажены в пробоотборники, заполненные жидкой средой W3M, по 2 штуки в каждый. Через 2 недели был произведен учет эффективности размножения испытуемых растений.

Результаты

В результате проведенного исследования было выявлено, что наиболее сбалансированной питательной жидкой средой для культивирования вольфии явилась полная среда W3M с содержанием минеральных и органических элементов согласно авторской прописи. Из агаризованных сред наиболее быстрое размножение растений вольфии обеспечивает среда W3M, однако при этом отмечен и более быстрый процесс старения. Среди наблюдаемых фенотипических вариаций было выделено три основных типа. Первый тип характеризовался изменением средних размеров растений вольфии. Отмечены макроформы, размеры которых в 2 раза больше, и микроформы, размеры которых в 1,5 раза меньше контрольных растений. Второй тип характеризовался образованием конгломератов неразделившихся растений. Третий тип изменений проявлялся в уменьшении содержания хлорофилла и формировании желтых и белых форм растений. В среднем до 20 % растений в популяции проявляют фенотипическую изменчивость.

Оснащение и оборудование, использованное в работе

Автоклав, шейкер, бинокулярный микроскоп, питательные среды, лабораторная посуда, ламинарный бокс.

Сотрудничество с вузом при создании работы

ФГБНУ ВНИИ сельскохозяйственной биотехнологии.

Перспективы развития результатов работы

Полученные данные позволяют охарактеризовать вольфию бескорневую как весьма перспективный биотехнологический источник получения селекционных форм с высокой продуктивностью или использования таких форм в целях биотехнологического производства для глубинного   культивирования в биореакторе в качестве продуцента целевых белков. Причины фенотопической изменчивости предстоит изучить в последующих исследованиях.